莱曼α森林
/ LY-man AL-fuh /
这是宇宙学中最优雅的把戏之一。一颗遥远类星体——一座位于数十亿光年之外的耀眼灯塔——的光，在奔向我们的漫长旅途中，穿过了无数稀薄的氢气云。每一团云都从光里咬下小小的一口，而所有这些咬痕的图样，记录在类星体的光谱里，便称为莱曼α森林。它是一种用单独一盏遥远的灯，去绘制散布在整个宇宙中那不可见气体的方法。
它的原理是这样的。中性氢在一个特定波长上极强地吸收紫外光，这个波长称为莱曼α（121.6纳米）。当类星体的光朝我们行进时，宇宙的膨胀把它的波长拉长——光走得越远，红移就越大。于是靠近类星体的一团氢云在一个被移动过的波长上吸收，离我们近一些的云在另一个波长上吸收，依此类推。每一团云都在它自己的红移处刻下自己那一条暗吸收线，这些线叠在一起，看上去就像一片密密的丛林——一座“森林”——般的吸收特征。读懂这座森林，天文学家就能精确绘制气体云沿视线方向的所在，几乎就像笔直穿过宇宙钻取了一段岩芯样本。
莱曼α森林是宇宙学最有力的探针之一。它勾勒出星系之间气体纤维构成的宇宙网，检验物质如何随宇宙时间成团聚集，并约束宇宙在不同时代膨胀得有多快。一个关键的澄清：森林里的每一“棵树”都是氢的同一条莱曼α线，只是被处于不同距离的云所吸收，因而出现在不同的、被红移过的波长上——这是同一个音符，在宇宙的时间长河中被一次次听见。
一颗高红移类星体的光谱，在其莱曼α发射线的蓝端密布着数百道尖锐的吸收凹陷——每一道凹陷都是光所穿过的一团独立氢云，它们共同构成一座“森林”，绘制出横跨数十亿光年的气体分布。
类星体光谱中数百条吸收线，绘制出宇宙气体的分布。
森林中的每一条线都是氢的同一条莱曼α跃迁——之所以出现众多条线，是因为吸收云处于不同的距离、因而有不同的红移，而非因为牵涉到许多不同的元素。它是同一条谱线，沿整条视线被一遍遍采样。