First tomographic measurements of the angular clustering and bias of photometric quasars from S-PLUS
本文展示了对来自 S-PLUS QuCatS 星表中 23,402 个光度类星体的角聚类和线性偏置进行的首次断层扫描测量，其结果与之前的研究以及 Laurent 等人 (2017) 的偏置演化模型一致，同时验证了该数据集的光度红移定标。
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宇宙并非恒星与星系的随机散布；它是一个巨大的、复杂的网络，物质在其中以可预测的模式聚集在一起。为了理解这种宇宙结构是如何形成并演化的，天文学家研究物体的“聚类”现象——本质上是测量它们出现的频率相对于纯随机分布而言如何。其中最强大的工具之一便是类星体，这是一种由遥远星系中心超大质量黑洞驱动的璀璨灯塔。由于类星体极其明亮，它们可以被观测到极远的距离，从而充当了绘制宇宙不可见支架的标示物。然而，类星体并不能完美地追踪宇宙；它们倾向于栖息在暗物质最庞大、最致密的区域，使其成为了“有偏”的示踪者。通过精确测量它们的这种偏差程度，以及这种偏差随时间回溯的变化情况，科学家可以测试关于宇宙如何增长以及暗物质如何行为的根本理论。
一组研究人员通过分析来自南方光度局部宇宙调查（即 S-PLUS）的大规模类星体集合，在这一方向上迈出了重要一步。利用名为 QuCatS 的目录（其中包含数十万个潜在类星体），该团队分离出了 23,402 个高置信度的类星体特定组。这些天体所处的距离对应于宇宙年龄约为现今三分之一到二分之一的时期。研究人员根据距离（或红移）将这些类星体分为四个不同的组，从而能够观察宇宙在历史上的四个不同时刻。对于每一组，他们测量了类星体在天空中聚集的强度，并将这些观测结果与假设宇宙由暗能量和冷暗物质主导的标准宇宙学模型进行对比。
该研究侧重于一种称为“断层扫描法”（tomography）的技术，这种技术将宇宙切成若干层，以观察事物随时间的变化。由于这些类星体的距离是使用光度滤波器而非详细的光谱分析来估算的，研究人员必须考虑到每个物体确切位置存在的一定不确定性。为了处理这一问题，他们使用了一种复杂的统计方法，将每个类星体的距离视为一个概率范围，而非一个固定的点。他们生成了一千个模拟宇宙的版本，即“模拟编目”，这些编目模仿了调查的几何形状和物质的预期分布。通过将实际测量值与这些模拟进行对比，他们能够高精度地计算出结果的统计不确定性。
结果揭示了一个清晰且一致的模式：随着我们向更遥远的过去回溯，类星体的偏差会随之增加。在距离最近的一组类星体中（红移约为 1.26），测得的偏差约为 2.17。随着团队观察到距离更远的一组，偏差稳步增长，在红移为 1.63 时达到 2.67，在红移为 2.04 时达到 3.29，最后在红移为 2.38 的最远组中达到了 4.05。这种演进过程证实了早期宇宙中的类星体比其较近的同类天体与最致密暗物质区域的关联更为紧密。这些测量结果与之前的研究以及预测这些天体应如何演化的理论模型高度吻合。
这项工作代表了首个利用 S-PLUS 数据集进行的此类宇宙学研究，为我们理解宇宙的大尺度结构提供了新的、独立的验证。通过证明光度调查可以准确测量类星体偏差的演化，该研究验证了用于校准这些天体距离的方法。它也为未来使用来自即将发布的更大规模数据集的研究铺平了道路。这些发现有力地证实了标准宇宙学模型正确描述了结构在数十亿年间的增长，表明宇宙中最具能量的天体始终是那份维系着整个宇宙的不可见暗物质最忠实的标记。
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