马可 — 天体物理研究者

天体物理博士生 · 英国诺丁汉大学

马可 · Ke Ma

通过类星体吸收光谱,追溯宇宙气体的历史。

我研究星系际气体如何被加热、电离与金属增丰,以及这些过程如何塑造类星体吸收光谱。通过联系模拟与观测,我利用莱曼 α 森林和金属吸收研究这段历史,并改进将它们作为宇宙学探针时所需的物理解释。

我目前在英国诺丁汉大学攻读博士,导师为 James S. Bolton 教授。

英国 · 诺丁汉

目前所在地

2023–2027

天体物理博士

星系际介质 · 再电离 · 莱曼 α 森林

研究主线

01 · 研究

星系际气体如何被加热、电离与金属增丰?

类星体吸收光谱记录着宇宙气体的物理状态。我将模拟与观测相联系,研究气体的分布与物理条件如何共同塑造吸收信号,并从中追溯宇宙气体的演化历史。

01 · 热历史

读取再电离留下的热记录

氢再电离在星系际气体中留下了温度起伏。这些起伏在莱曼 α 森林大尺度功率谱中的印记,为研究再电离发生的时间与过程提供了线索。

已有工作。 我为 WEAVE-QSO 开发了模拟光谱与不确定性分析框架。在采用的巡天假设下,联合四个红移区间的分析预测,斑块状再电离印记可达到约 4.5σ 的探测显著性。这一预测强烈依赖最大尺度的信息;在这些尺度上,连续谱拟合和高柱密度吸收体尤为重要。

下一步问题。 我计划将这一印记与具有物理依据的再电离历史模型联系起来,评估能够约束哪些历史特征;同时探索功率谱与透射通量测量的联合分析能否减少参数简并,并在 WEAVE-QSO 数据可用后开展应用。

阅读 WEAVE-QSO 预测论文 →

02 · 金属增丰与电离

从金属吸收中提取物理信息

金属吸收同时反映气体的化学增丰和电离辐射环境。区分两者的影响,是解释吸收信号、理解星系际金属演化的关键。

已有工作。 我建立了莱曼 α 森林功率谱中相关 Si III 吸收的模拟驱动模型,将森林测量中的一项污染与吸收气体的硅丰度和电离状态联系起来,使其成为研究气体物理的新探针。

当前工作与下一步问题。 我正在检验同一套模型能否同时解释 Si III 信号与 Si IV 吸收体统计,并计划研究气体密度、自屏蔽和暗物质晕环境如何影响这一解释,以及两个观测量能够消除哪些增丰与电离之间的简并。

阅读 Si III 建模论文 →

将物理模型与可观测信号联系起来

我通过模拟生成的光谱、前向建模和统计推断,用观测检验物理解释。互补观测量之间的比较,有助于判断哪些结论可靠、气体模型的哪些环节仍需改进。这些研究也为将类星体吸收作为宇宙学探针提供更可靠的物理建模基础。

02 · 代表成果

论文

第一作者研究覆盖巡天前瞻、高精度物理建模与观测天文学。

2026

An improved model for the effect of correlated Si III absorption on the 1D Lyα forest power spectrum

Ke Ma et al. · Monthly Notices of the Royal Astronomical Society · 第一作者

通过相关金属吸收建模,改进对森林功率谱的物理解释。

期刊 arXiv

2024

MAMMOTH-Subaru V. Effect of cosmic variance on Lyα luminosity functions at z = 2.2–2.3

Ke Ma et al. · The Astrophysical Journal · 第一作者

量化宇宙方差对莱曼 α 发射体光度函数测量的影响。

期刊 arXiv

完整 ADS 论文库 · Google Scholar →

03 · 经历

跨越理论、观测与推断的方法路径

我在 伦敦大学学院(UCL)接受理论物理训练,之后在清华大学担任科研助理、进入观测天文学,并在诺丁汉大学的博士阶段来到模拟与光谱的交界处。

这条路径也逐渐塑造了我的研究方式:从物理问题出发推导模型,完成数值实现,通过模拟或观测数据检验,再把结果组织成清晰、可交流的科学论证。

近期报告: 2026 年 8 月在荷兰莱顿 COSMO-26 作 contributed talk。

2023–至今

天体物理博士
英国诺丁汉大学
导师:James S. Bolton

2021–2023

天文系科研助理
清华大学
完成第一作者 ApJ 研究

2017–2021

理论物理本硕连读
伦敦大学学院
一等荣誉 · 85/100

代表性荣誉与资助

Wood Prize

UCL 物理与天文系大二物理总成绩第一

Faculty Dean’s List

UCL 数学与物理科学学院前 5% 毕业生荣誉

CSC Research Excellence Scholarship

获国家留学基金委资助,在诺丁汉大学攻读博士

简历下载

04 · 联系

欢迎与我讨论研究。

欢迎围绕宇宙气体的热历史与金属增丰、类星体吸收,以及模拟与光谱观测的结合展开交流。