UV Luminosity Functions from 132 z~7 and z~8 Lyman-Break Galaxies in the ultra-deep HUDF09 and wide-area ERS WFC3/IR Observations
我们确定了73个z~7和59个z~8候选星系，并利用这些26- 29.4AB等的大样本星系，导出了<-18AB等的极深光度函数和z~7和z~8处的恒星形成率密度。星系样本是使用复杂的Lyman-Break技术根据HUDF 09（~29.4 AB等，5 sigma），两个附近的HUDF 09场（~29 AB等，14弧分）和更广泛的区域ERS（~27.5 AB等）~40弧分 **2）的完整两年的WFC 3/IR和ACS数据得出的。严格的光学非检测标准的应用确保了污染分数保持在较低水平（在HUDF中仅为~7%）。这个非常低的值包括对来自较低红移源、光度散射、活动星系核、假源、低质量恒星和瞬变（例如，SNe）。通过仔细模拟我们每个搜索场的选择体积，我们得到了z~7和z~8到<-18 AB mag. z~7和z~8处的暗端斜率α是不确定的，但非常陡峭，分别为α = -2.01+/-0.21和α =-1.91+/-0.32.这种陡峭的斜率与局部α <~-1.4形成对比，并且甚至可以比在z~4处的α =-1.73+/-0.05处的斜率更陡。在这种陡峭的斜率（α <~-1.7）下，低光度星系在再电离时期的光度密度占主导地位。由这些新的z~7和z~8光度函数导出的恒星形成率密度与后来发现的趋势（较低的红移）一致。我们发现合理的一致性，与SFR密度暗示从报告的恒星质量密度，只有约40%高出z<7。这表…
2011-06-30 astro-ph.CO
Lower-Luminosity Galaxies could reionize the Universe: Very Steep Faint-End Slopes to the UV Luminosity Functions at z>=5-8 from the HUDF09 WFC3/IR Observations
HUDF 09的数据是有史以来最深的近红外观测，达到29.5马格。亮度函数（LF）从这些新的HUDF 09数据的132 z \sim 7和z \sim 8星系结合新的LF z \sim 5-6星系和更早的z \sim 4 LF达到非常微弱的限制（<0.05 L*（z=3））。弱端斜率α较陡：-1.79+/-0.12（z \sim 5）、-1.73+/-0.20（z \sim 6）、-2.01+/-0.21（z \sim 7）和-1.91+/-0.32（z \sim 8）。斜率α \lesssim -2导致正式发散的紫外线通量，虽然星系预计不会形成低于\sim -10 AB MAG。这些结果有重要的影响再电离。z \sim 6-8处的加权平均斜率为-1.87+/-0.13。对于如此陡峭的斜率，以及-10 AB等的微弱极限，星系提供了非常大的紫外电离光子通量。虽然目前的结果表明，星系可以通过z \sim 6来恢复宇宙，但匹配汤姆逊光学深度更具挑战性。外推当前LF演化到z>8，取α为-1.87+/-0.13（z \sim 6-8处的平均值），并采用典型参数，我们得到汤姆逊光学厚度为0.061 - 0.006}^{+0.009}。然而，如果暗端斜率α不随红移而保持恒定，这个结果就会改变。我们检验了这一假设，发现了一个微弱的，虽然不确定的，在早期的斜率更陡的趋势（dalpha/dz \sim…
2012-05-29 astro-ph.CO
Expanded Search for z~10 Galaxies from HUDF09, ERS, and CANDELS Data: Evidence for Accelerated Evolution at z>8?
我们使用公开的HUDF 09、ERS和CANDELS巡天，在钱德拉深空南部的~160弧分^2的WFC 3/IR数据中搜索z~10星系，在H_（160）AB mag. z>~9.5范围内5 σ深度范围内，通过J_（125）-H_（160）>1.2的颜色和J_（125）蓝向的任何带的未检测，确定了候选星系。125. Spitzer IRAC测光是将真正的高z候选星系与具有演化或严重尘埃遮蔽的恒星星族的中等红移（z~2-4）星系分离的关键。在去除了16个中等亮度（H_160~24-26等）的强IRAC探测源之后，我们在整个数据集中只发现了一个可能的z~10星系候选者，这是Bouwens等人（2011）之前报道的。新的数据覆盖了3倍大的区域，并对紫外光度函数（LF）的演变提供了更强的约束。如果将z~4-8的低频演化外推到z~10，则在我们的数据中预计有6个z~10星系。只有一个源的检测表明，UV LF在z~8之前以加速的速率演化。从z~10到z~8，仅在1.7亿年内，光度密度就增加了一个数量级以上。这一增加比从紫外线低频的较低红移外推所预期的要大>= 4倍。因此，我们很可能在宇宙再电离的中心见证了星系的第一次快速积聚。未来的深度HST WFC 3/IR数据，达到远超过29等，可以实现z~10附近的加速演化的更稳健的量化。
2011-08-25 astro-ph.CO
Star formation rates and stellar masses of z=7-8 galaxies from IRAC observations of the WFC3/IR ERS and the HUDF field
利用Early Release Science的深/广域WFC 3/IR数据、超深HUDF 09和广域NICMOS数据，研究了36个z~7 z-dropout星系和3个z~8 Y-dropout星系的Spitzer/IRAC性质。我们适合恒星星族合成模型的SED得到平均红移，恒星质量和年龄。z~7星系的最佳特征是具有相当大的年龄（> 1亿年）和M/L_V~0.2。随着光度降低，主要趋势是远紫外斜率从β ~-2.0到β ~-3.0的蓝化。这可以通过金属丰度的降低来解释，除了最低光度的星系（0.1 L*{z=3}），在那里低金属丰度和平滑的SFH无法匹配蓝色远紫外和中等红色H-[3.6]颜色。这样的颜色可能需要具有短周期的活动和静止（“开-关”循环）和/或来自发射线的贡献的偶发SFH。我们的z~7恒星形成星系样本的恒星质量与SFR的关系符合log M* = 8.70（+-0.09）+ 1.06（+-0.10）log SFR，这意味着恒星形成可能在z>10时开始。没有发现星系的SFR比过去的平均SFR高或低得多，这表明典型的恒星形成时间尺度可能是哈勃时间的一个重要组成部分。我们报告的第一个IRAC检测Y-脱落星系在z~8。3个星系的平均静止坐标系U-V=0.3（AB）与暗z~7星系相似，意味着M/L相似。M_{UV,AB} <-18时的恒星质量密度为rho*（z=8）= 1.8^{+0.…
2010-05-24 astro-ph.CO
Galaxies at z = 6 - 9 from the WFC3/IR imaging of the HUDF
我们提出了一个系统的搜索星系的红移范围z = 6 - 9，在新的，深，近红外成像的哈勃超深场提供的宽视场相机3（WFC 3）的HST的结果。我们已经进行了充分的SED拟合的光学+红外测光的所有高红移星系候选人在大于5西格玛检测至少一个的WFC 3/IR宽带过滤器。剔除杂质后，结果是49个星系的样本，其原始红移解z > 5.9。我们的样本，选择不依赖于特定的颜色削减，重新选择所有的，但最微弱的一个16 z-drops由Oesch等人（2009）选择，恢复所有5个Y-drops由Bouwens等人（2009）报告，并增加了另外29个星系候选人，其中12个位于z = 6.3以上，4个位于z = 7以上。我们还提出了我们的光度红移估计的置信区间，并警告说，可接受的低红移（z < 2）的解决方案存在的37个星系中的28个在z > 6.3，和所有8个星系候选人在z > 7.5。然而，最高红移的候选者似乎强烈聚集在该领域。我们得到新的估计的紫外星系光度函数在z = 7和z = 8。在特征光度M（1500）~ -19.5（AB）处，我们的结果是最可靠的，我们发现星系的共动数密度在z = 6和z = 7之间下降了~ 2.5倍，在z = 8时下降了~ 2倍。这些结果表明，如果没有远低于探测限的星系的显著贡献，加上电离光子逃逸分数的改变和/或在z > 15时继续活跃的恒星形成，观测到的高红移恒星形成星系…
2009-12-04 astro-ph.CO
Photometric Constraints on the Redshift of z~10 candidate UDFj-39546284 from deeper WFC3/IR+ACS+IRAC observations over the HUDF
来自HUDF 09计划的对HUDF的超深WFC 3/IR观测仅揭示了一个可能的z~10候选UDFj-39546284。UDFj-39546284具有z~10处星系的所有预期特性，显示（1）在F160 W波段的深ACS+ WFC 3成像数据中没有探测到，显示（2）向红的蓝色光谱斜率，以及显示（3）在深IRAC观测中没有明显的探测。在HUDF 09/XDF上进行的新的、类似深度的WFC 3/IR HUDF 12 F160 W观测使我们能够进一步评估这一候选者。这些观测结果表明，这个候选者，以前只在单个波段中检测到~5.9 sigma，显然对应于一个真实的源。在新的H波段数据中，它在~5.3 σ处被检测到，在完整的85轨道H波段叠加中，它在~7.8 σ处被检测到。有趣的是，在新的F140 W观测中没有检测到源（<1 sigma），这意味着更高的红移。形式上，利用所有WFC 3 +ACS（和IRAC+ K波段）观测的源的最佳拟合红移是11.8+/-0.3。然而，我们认为z~12的解释有点不太可能，因为源要么需要比预期的亮度高20倍，要么显示非常高的EW Ly-alpha发射（考虑到再电离时期早期普遍存在的广泛中性气体，这似乎是不可能的）。如果只允许连续统模型，那么低红移的解决方案就会失败。合理的低红移解决方案要求H带通量由具有极端EW的线发射（如Halpha或[OIII]）主导。在一篇配套…
2013-02-14 astro-ph.CO
The HST eXtreme Deep Field XDF: Combining all ACS and WFC3/IR Data on the HUDF Region into the Deepest Field Ever
超深空（XDF）将HST高级巡天照相机（ACS）和WFC 3/IR（WFC 3/IR）十年来的观测数据组合成光学/近红外最深的天空图像。自2003年对哈勃超深空（HUDF）进行首次观测以来，众多的巡天和计划，包括超新星后续，HUDF 09，CANDELS，和HUDF 12在HUDF区域提供了额外的成像数据。然而，这些从未被组合并作为一个完整的超深光学和近红外图像数据集提供。我们现在这样做是为了极端深场（XDF）计划。我们新的和改进的处理技术提供了更高质量的总数据集的减少。所有WFC 3近红外和光学ACS数据集已被完全组合和精确匹配，从而在9个滤光片中在这些波长范围从29.1到30.3 AB mag（在0.35”直径孔径中为5 sigma）的波长下获得了有史以来最深的成像。在原始ACS HUDF中完成的四个滤波器的光学增益对应于0.15 mag的典型改进，最深区域的增益为0.25 mag。这样的增益相当于将~130到~240个轨道的ACS数据添加到HUDF。改进的处理单独的结果在一个典型的增益约0.1马格。我们的5sigma（光学+近红外）SExtractor目录揭示了约14140源在全场和约7121星系的最深处的XDF（HUDF 09区域）。XDF是有史以来拍摄的最深的宇宙图像，在0.35”直径孔径的平面f_nu源的组合图像中，达到31.2 AB mag 5 sigma（1 sig…
2013-09-11 astro-ph.CO
Nature and physical properties of ALMA selected galaxies using MUSE spectroscopy
绘制宇宙分子气体含量的地图是我们理解星系在宇宙时间内形成的关键。在深场的谱线扫描，如哈勃超深场（HUDF），提供了一个独特的看法冷气体内容出高红移。通过进行“万物光谱学”，这些通量有限的观测对星系中的分子气体很敏感，而无需预先选择，从而揭示了传统研究中不会选择的星系中的冷气含量。为了利用分子气体观测，关键是要了解在分子气体中探测到的星系的物理条件，例如它们的星际介质条件。幸运的是，使用积分场光谱仪进行的深入调查正在提供前所未有的星系群视图，为数千个星系提供红移和重新框架紫外线/光学线的测量。我们提出了从ALMA光谱调查的HUDF（ASPECS），深积分场光谱从MUSE HUDF调查和多波长数据之间的协同作用的结果。我们讨论了在分子气体中探测到的星系的性质，以及它们的物理性质，如恒星形成率和金属丰度。我们展示了如何ALMA和MUSE积分场光谱的组合可以约束的物理性质，位于周围的主要序列的星系在星系形成的高峰。
2019-10-11 astro-ph.CO astro-ph.GA
The ALMA Spectroscopic Survey in the HUDF: The Cosmic Dust and Gas Mass Densities in Galaxies up to $z\sim3$
使用最深的1.2毫米的连续映射到目前为止，在哈勃超深场获得的ALMA光谱调查（ASPECS）的大程序的一部分，我们测量宇宙的尘埃密度和隐含的气体（H $_{2}+$ H I）质量在星系作为一个函数的回望时间。我们通过将所有$H$波段选定星系的贡献叠加到不同的红移仓中，即$ρ_{\rm dust}(M_\ast>M,z)$和$ρ_{\rm gas}(M_\ast>M,z)$中，从而达到这个目的。在所有的红移中，当$M$降低到$10^{10}\,M_\odot$时，$ρ_{\rm dust}(M_\ast>M,z)$和$ρ_{\rm gas}(M_\ast>M,z)$迅速增长，但是这种增长在更低的恒星质量时减慢。这种平坦化意味着在我们的恒星质量完整性极限（$10^8\,M_\odot$和$10^{8.9}\,M_\odot$在$z\sim0.4$和PDMATHAMV），这两个量都收敛到星系中宇宙尘埃和气体的总质量密度。宇宙尘埃和气体的质量密度在宇宙早期增加，在$z\sim2$附近达到峰值，与当地宇宙中的尘埃和分子气体的密度相比，分别减少了一个因子$\sim4$和7。静止星系的贡献，几乎没有正在进行的恒星形成-宇宙尘埃和气体的质量密度是次要的（$\lesssim10\%$）。宇宙气体质量密度的红移演化类似于恒星形成速率密度，正如先前通过基于CO的测量所发现的那样。这证实了星系在整个宇宙时…
2020-02-20 astro-ph.CO astro-ph.GA
The Spectral Energy Distributions Of z~8 Galaxies From The IRAC Ultra Deep Fields: Emission Lines, Stellar Masses, And Specific Star Formation Rates At 650 Myr
利用IRAC超深场计划（IUDF）中新的超深Spitzer/IRAC测光方法，我们研究了63个Y-脱落星系的样本中z~8处的恒星星族，距离大爆炸仅6.5亿年.这些源选自哈勃超深场（HUDF）上的HST/ACS+ WFC 3/IR数据，两个HUDF平行场，以及CANDELS/GOODS-South上的广域数据。新的Spitzer/IRAC数据将3.6 μ m和4.5 μ m处的覆盖率增加到约120 h，超过HUDF达到约28（AB，1 sigma）的深度。改进的深度和包含更亮的候选者导致20/63个源的直接>3西格玛IRAC检测，其中11/63个源在> 5西格玛处被检测到。IRAC在z~8观测到的星系的平均色[3.6]-[4.5]明显比1.3亿年后观测到的z~7的红。最简单的解释是，我们看到了强的静止帧光发射线（特别是[OIII] 4959，5007 +Hbeta）通过具有红移的IRAC带通。假设平均静止框架光谱在z~7和z~8处相同，我们估计静止框架等效宽度W（[OIII] 4959，5007 +Hbeta）= 670（+260，-170）埃，在z~8处对4.5微米滤波器贡献0.56（+0.16，-0.11）mag。对应的W（H α）= 430（+160，-110）埃意味着平均比恒星形成速率为sSFR = 11（+11，-5）Gyr^-1，恒星星族年龄为1亿（+100，-50）My…
2013-09-20 astro-ph.CO
Active and passive galaxies at z~2: Rest-frame optical morphologies with WFC3
我们利用HST上WFC 3在近红外波段的高角分辨率来确定YHVz色-色选择标准，以识别和表征HUDF 09和ERS（GOODS-South）场中的1.5<z<3.5星系。WFC 3的近红外图像揭示了在这些红移的星系，在静止帧UV HUDF/GOODS图像中没有检测到，以及在静止帧UV光中被归类为高度不规则的星系中的真正中心和规则盘。在1.5<z<2.15的红移范围内，在WFC 3图像中，约25%的中等和高质量星系都出现了规则的盘，即，高于10^10 Msun。与此同时，星系在静止坐标系光学光中保持漫射和/或不规则的形态，即，还没有动态稳定下来-在这些时期，几乎完全限制在10^11兆太阳以下的质量。相比之下，在2.25 < z < 3.5时，这些弥散和/或不规则的结构在中等质量和高质量区域的形态混合中占压倒性优势，而在10^11 Msun以上，没有规则的盘，只有一小部分（25%）光滑的球状体是明显的。引人注目的是，在1.5 < z < 2.25时，大约每3个最大质量的星系中就有2个是球状体。在我们的小样本中，这些质量尺度的恒星形成星系的比例同时从~60%下降到~ 5%。如果得到证实，这表明z~2是恒星形成的形态转变和猝灭的时期，它们聚集了第一批大量的大质量椭圆星系。
2011-08-02 astro-ph.CO
SKYSURF-3: Testing Crowded Object Catalogs in the Hubble eXtreme Deep Field Mosaics to Study Sample Incompleteness from an Extragalactic Background Light Perspective
河外背景光（EBL）研究揭示了直接测量-通过测量“裸露”天空的仪器，从中减去黄道和银河光模型-和综合银河光（IGL）的测量之间的显着差异。这种差异可能存在于任何一种方法中，无论是不完整的黄道模型还是IGL计算中遗漏的微弱星系。有人提出，这种差异是由于深星系调查，如与哈勃太空望远镜（HST），错过了一半的微弱星系与$24 \le m_{AB} \le 29$马格。我们解决这种可能性，通过模拟更高的星系数密度，因此评估不完整性，由于对象重叠，与三个重复的哈勃超深场（HUDF）。SourceExtractor用于将恢复的计数和测光与原始HUDF进行比较，使我们能够评估由于混淆而可能错过了多少星系，即，因为它与邻近的微弱星系融合在一起。这项工作表明，虽然高达50%的微弱星系与$28 \le m_{AB} \le 29$ mag错过或与邻近物体混合在某些过滤器中，没有足够的错过，以解释EBL差异单独在任何复制。
2022-10-23 astro-ph.CO
The unbiased measurement of UV spectral slopes in low luminosity galaxies at z=7
紫外线（UV）连续斜率β，通常在哈勃太空望远镜（HST）WFC 3/IR波段通过J-H色在z=7处观测到，是高红移恒星星族年龄、金属丰度和尘埃含量的有用指标。最近的研究表明，β随宇宙时间从红移7到4的红移演化可以在很大程度上用尘埃的积累来解释。然而，最初的说法，微弱的z=7星系在哈勃超深场WFC 3/IR成像（HUDF 09）是蓝色的，足以要求恒星星族的零红化，低金属量和年轻的年龄，迄今未见的恒星形成星系，已被驳斥和修订。在这里，我们重新审视的问题，如何最好地测量Z=7星系的紫外线斜率通过源恢复模拟，目前和未来的超深成像的背景下，从HST。我们考虑如何源检测，选择和颜色测量有偏见的测量β在以前的研究。在找到一种可靠的方法来测量模拟中的β（通过幂律拟合所有可用的测光）后，我们重新测量了先前公布的低光度z=7星系候选者样本的UV斜率。该样本中暗星系的平均紫外线斜率似乎与β =-2的正常恒星形成星系的内在分布一致，尽管正确解码潜在的分布将需要正在进行的HUDF 12计划的进一步成像。因此，我们继续考虑从这些新数据中获得对z=7处UV斜率的潜在分布的更好约束的策略，这将特别受益于在第二个J波段滤波器F140 W中添加成像。我们发现，一个精确和公正的测量β，然后应该是可能的。
2012-11-28 astro-ph.CO
The size-luminosity relation at z=7 in CANDELS and its implication on reionization
对星系大小与其它物理参数关系的探索为理解星系形成提供了重要线索。我们使用的CANDELS深+宽的调查在GOODS-South，UDS和EGS领域，从HUDF 09计划的数据补充，以解决在z \sim 7的大小和光度之间的关系。我们选择了153个z波段脱落星系在六个不同的领域，其特征在于广泛的组合的深度和面积覆盖范围，非常适合于样品没有偏见的观察到的大小-星等平面。详细的模拟使我们能够推导出作为大小和幅度的函数的完整性，并量化测量误差/偏差。我们发现，在J=26.6以下的z \sim 7星系中，半光半径分布函数在<0.1弧秒（或相当于0.5 kpc）处达到峰值，而在较亮的星等下，高z星系的半光半径分布函数通常大于~0.15弧秒。我们还发现了一个定义良好的大小-光度关系，Rh \simL^1 /2。我们计算了HUDF和P12 HUDF场中的光度函数，发现暗星系的数量密度存在很大的空间变化。采用在z=7的暗星系中发现的大小分布和大小-光度关系，我们导出了在此红移下LBG的光度函数的平均斜率为-1.7 \pm 0.1。利用这个LF，我们发现如果IGM是clusional（C_HII>3），并且高z LBG的莱曼连续谱逃逸分数相对较低（f_esc<0.3），电离光子的数量不能保持宇宙的再电离。有了未来的CANDELS数据，我们可以严格限制星系在宇宙再电离中的作用。
2012-09-21 astro-ph.CO
The Bright End of the UV Luminosity Function at z~8: New Constraints from CANDELS Data in GOODS-South
我们通过对约95弧分^[2]的WFC 3/IR数据的搜索，提出了新的z~8星系候选者，使之前对明亮z~8星系的搜索范围扩大了两倍。我们的分析使用了新获得的WFC 3/IR成像数据从CANDELS多周期国库计划在货物南部领域。这些新的数据与现有的深光学ACS成像相结合，使用Lyman Break技术寻找相对明亮的（MUV < -19.5 mag）z~8星系候选者。这些新的候选者被用来确定在z~8的恒星形成星系的紫外光度函数（LF）的亮端。为了最大限度地减少来自低红移星系的污染，我们充分利用了所有光学ACS数据，并根据光学chi^2_opt通量测量结果，施加了严格的不可检测标准。在整个搜索范围内，我们确定了16个z~8星系，它们的星等范围为H_160 = 25.7-27.9等。新的数据表明，在M_UV < -19.5等时，UV LF比单独由HUDF 09和ERS数据确定的低约1.7倍。将这个新样本与来自HUDF 09和ERS数据的先前候选者相结合，使我们能够对z~8 UV LF进行最精确的测量。Schechter函数与组合数据的拟合得到最佳拟合特征星等M*（z=8）= -20.04+-0.46 mag。虽然α = -2.06+-0.32，但其暗端斜率非常陡峭，非常不确定。将需要将广域数据与额外的超深成像相结合，以大大减少未来这些参数的不确定性。
2012-11-03 astro-ph.CO
Focusing Cosmic Telescopes: Exploring Redshift z~5-6 Galaxies with the Bullet Cluster 1E0657-56
星系团的引力势就像一个宇宙望远镜，使我们能够在比其他方式更微弱的极限上发现和研究星系，从而更接近第一个星系形成的时代。我们使用子弹星系团1 E0657 -56（z = 0.296）作为案例研究，因为它的高质量和合并配置使其成为我们所知道的最有效的宇宙望远镜之一。我们开发了一种新的算法来重建子弹星系团的引力位，基于非均匀自适应网格，结合来自深HST/ACS F606 W-F775 W-F850 LP和地基成像的强和弱引力透镜数据。我们利用这个改进的质量图来研究z~5-6莱曼断裂半导体（LBG），我们检测到的辍学。其中一个LBG被多次成像，提供了其高红移的几何确认，并用于进一步改进我们的质量模型。我们量化的不确定性，在放大图重建的内在源光度，并在体积调查，并表明，它们是可以忽略不计的样本方差相比，当确定高红移星系的光度函数。子弹星系团的观测结果与HUDF和GOODS相比，具有更浅和可比的星等限制，在校正放大率后，比GOODS更深入地探索高红移星系的光度函数，仅比HUDF略浅。我们的结论是，准确聚焦的宇宙望远镜是最有效的方式来采样高红移星系的光度函数的亮端，并在情况下，他们是多重成像确认其红移。
2009-10-14 astro-ph.CO astro-ph.GA
The spectral evolution of the first galaxies. II. Spectral signatures of Lyman continuum leakage from galaxies in the reionization epoch
从z>6星系逃逸的电离光子的比例（fesc）是评估这些天体在宇宙再电离中的作用时的一个重要参数，但星系际介质的不透明性排除了在这些时期直接测量单个星系的fesc。我们认为，由于fesc调节星云发射对星系光谱的影响，它仍然应该是可能的间接探测fesc以及再电离时代。作为第一步，我们证明，通过结合测量的休息帧的UV斜率β与Hb发射线的等效宽度，具有非常高的莱曼连续逃逸分数（fesc>0.5）的星系应该是可识别的z~9通过光谱与即将到来的詹姆斯韦伯太空望远镜（JWST）。以低红移星系团后面的强透镜星系为目标，可以获得质量足够好的JWST谱，其中M（1500）<-16.0的星系在z~7，M（1500）<-17.5的星系在z~9。尘埃遮蔽的恒星形成可能会使分析复杂化，但ALMA或计划中的SPICA任务的支持观测可能会对这些星系的尘埃性质提供有用的限制。
2013-08-31 astro-ph.CO
Extreme host galaxy growth in powerful early-epoch radio galaxies
在宇宙年龄的前半段，一定有一个恒星形成的鼎盛时期，因为在宇宙历史的那个时期之后，许多大质量星系都出现了。我们与革命性的赫歇尔空间天文台的观测揭示了许多强大的高红移3C类星体和射电星系的超大质量宿主中充满活力的光学遮蔽恒星形成。这种恒星形成和黑洞驱动活动的共生现象与最近赫歇尔观测X射线选择活动星系的结果形成鲜明对比。本文介绍了三个典型的射电星系，它们的红移分别为1.132，1.575和2.474，推测它们的恒星形成速率为每年数百个太阳质量。一系列壮观的同时代活动星系核/星暴事件可能形成了这些超大质量星系和它们的大质量中心黑洞在其相对较短的寿命。
2012-09-03 astro-ph.CO
Evolution of the Sizes of Galaxies over 7<z<12 Revealed by the 2012 Hubble Ultra Deep Field Campaign
我们分析的红移和亮度依赖的大小的辍学星系候选人在红移范围z~7-12使用深的图像从UDF 12运动，数据提供了两个明显的优势，在早期的工作。首先，我们利用UDF 12成像提供的增加的S/N比，以提供改进的尺寸测量已知星系在z=6.5-8的HUDF。具体来说，我们将新的深F140 W图像与现有的F125 W数据叠加，以提供改进的z-dropouts半光半径测量。同样，我们将此图像与新的深UDF 12 F160 W图像叠加，以获得Y型脱落样本的新尺寸测量值。其次，由于UDF 12数据允许在z>8的HUDF中构建第一个鲁棒的星系样本，因此我们能够将平均星系大小的测量扩展到显著更高的红移。限制我们的大小测量的源，现在检测到在> 15西格玛，我们证实了早期的迹象，平均半光半径z~7-12星系是非常小的，0.3-0.4千秒差距，相当于在本地恒星形成星系的巨大分子协会的大小。我们还证实，有一个明显的趋势，减少半光半径增加红移，并提供了第一个证据，这种趋势继续超过z~8。将平均半光半径的演化模拟为幂律（1+z）^s，我们得到了在z~4-12的红移范围内的最佳拟合指数s=-1.28+/-0.13，介于物理预期的嵌入在恒定质量（s=-1）和恒定速度（s=-1.5）的暗晕中的重子演化之间。一个清晰的大小-光度关系，如在较低的红移中发现的，在我们的z-和Y-dropout样本中也很明显。这个关系可以用恒星…
2012-12-17 astro-ph.CO
The Galaxy Luminosity Function during the Reionization Epoch
新的宽视场相机3/红外观测哈勃超深场开始研究星系在再电离时期的性质。为了解释这些观测结果，我们提出了一种新的方法的启发条件光度函数方法。我们校准我们的模型在z=6的观测，并假设一个非进化的星系光度与晕质量的关系。我们首先将模型预测与在z=5和z=4时测量的光度函数进行比较。然后，我们预测的光度函数在z>=7的唯一假设下，在底层的暗物质晕质量函数的演变。我们的模型与HUDF巡天中观测到的z>6.5的星系数计数一致，并表明光度函数的暗端斜率可能变陡：与z=6时的alpha=-1.74相比，alpha（z>8）< -1.9。虽然我们目前只能看到最亮的星系，但隐藏的低光度天体（L/ L_{*} > 10^{-4}）可能提供总再电离通量的75%以上。假设逃逸分数f_{esc} ~0.2，聚集因子C~5，顶重IMF和低金属丰度，低于检测限的星系在z>8时产生完全再电离。对于太阳金属丰度和正常恒星IMF，再电离在z>6时结束，但要获得与WMAP测量一致的光学厚度，需要较小的C/ f_{esc}。我们的模型强调了亚L * 星系中的恒星形成速率与暗物质晕质量之间存在准线性关系，这表明在z>6时，辐射和机械反馈的有效性不如现在。
2010-04-02 astro-ph.CO
An optimal ALMA image of the Hubble Ultra Deep Field in the era of JWST: obscured star formation and the cosmic far-infrared background
本研究整合ALMA存档数据生成哈勃超深场最深1毫米波段图像，结合JWST数据检测到更多星系，通过叠加分析测量宇宙红外背景贡献，验证JWST已基本检测到所有对该背景有贡献的星系。
2024-02-02 astro-ph.CO
Revisiting The First Galaxies: The epoch of Population III stars
我们调查的过渡，从原始的人口III（Pop III）恒星形成正常的Pop II恒星形成的第一个星系使用新的宇宙流体动力学模拟。我们发现，虽然第一批恒星的种子与金属的宿主星系，他们不能维持显着的外流，以丰富星系际介质，即使假设头重脚轻的初始质量函数。这意味着Pop III恒星的形成可能会在宇宙的不同非富集区域持续到z~6，然后最终被宇宙再电离关闭。在单个星系中，Pop II恒星的金属生产和恒星反馈在20-200百万年内超过Pop III恒星，这取决于星系质量。
2013-08-09 astro-ph.CO
The Detectability of Lyman Alpha Emission from Galaxies during the Epoch of Reionization
我们研究了Lyman Alpha（Lya）发射线在再电离时期（EoR）的可见性。结合银河系外流模型与大规模的再电离半数值模拟，我们量化的概率分布函数（PDF）的分数Lya光子通过星系际介质（IGM），T_IGM传输。我们的研究重点是星系填充暗物质晕质量的M_halo=1e10 M_sun在z=8.6，这是受到最近报道的星系在z=8.6与强大的Lya线发射发现。对于合理的模型假设，我们发现风导致T_IGM>10% [50%]，对于大多数星系，即使宇宙体积约为80% [60%]中性。因此，从报道的z=8.6星系中观察到的强Lya发射与高度中性的IGM一致。我们还调查了最近的初步证据的影响，观察到的“LAE分数”之间的辍学星系z=6和z=7之间的减少。如果得到证实，我们表明，在x_HI的快速演变将需要通过再电离的影响来解释这一观察。
2011-11-30 astro-ph.CO
The merger rates and sizes of galaxies across the peak epoch of star formation from the HiZELS survey
我们使用的HiZELS窄带H-α调查结合CANDELS，UKIDSS和WIRDS近红外成像，调查的形态，合并率和大小的H-α发射星系的样本中的红移范围z=0.40 - 2.23，一个时代包括上升到恒星形成率密度的峰值。合并率是使用M20系数从空间和地面成像中估计的。为了解释特定的恒星形成率（sSFR）的恒星形成“主序列”与红移的增加，我们归一化的恒星形成率的星系在每个时代的典型值来自H-α光度函数。一旦sSFR中的这种趋势被消除，我们就看不到恒星形成星系的数量密度增加或合并率随红移增加的证据。因此，我们得出结论，既不是在z=1-2的恒星形成率密度增强的主要驱动因素，长期的过程，如有效的燃料，气体丰富的光盘或多个小合并的不稳定性最有可能的替代品。然而，我们发现，40-50%的星暴星系，那些增强特定的恒星形成在他们的时代，是主要的合并，这部分是红移无关的。最后，我们发现了一个令人惊讶的结果，即一个给定质量的恒星形成星系的典型大小不会在所考虑的红移范围内演变，这表明了一个普遍的大小-质量关系。综合考虑，这些结果表明，尽管典型的sSFR增加，但在本研究所涵盖的6 Gyr范围内，恒星形成星系群的物理大小，合并率和质量在统计学上相似。
2013-01-09 astro-ph.CO
Morphological evolution of galaxies from ultradeep HST WFC3 imaging: the Hubble sequence at z~2
我们使用超深HST WFC 3/红外成像的HUDF调查的静止坐标系的光学形态的质量选择的样品的星系在z~2。我们发现了各种各样的星系形态，从大型的蓝色盘状星系到紧凑的红色早期星系。我们推导了这些星系的静止坐标系u-g色廓线，结果表明，样本中的大多数z~2星系具有负的色梯度，其核心是红色的。虽然这些颜色梯度可能部分是由尘埃含量的径向变化引起的，但它们表明z~2星系中心存在较老的恒星星族。这一结果与星系增长的“由内而外”的情况是一致的。我们发现，中值颜色梯度随红移的变化是相当恒定的：[Delta（u- g_{rest}）/Delta（log r）]_{median} =-0.46，-0.44和-0.49（z~2，z~1和z=0）。利用表面亮度剖面的结构参数，我们证实在z~2星系形态与特定的恒星形成率有很好的相关性。在相同的质量下，恒星形成星系比静止星系有更大的有效半径，更蓝的静止坐标系u-g色和更低的Sersic指数。这些相关性与较低红移的相关性非常相似，这表明在z=0时产生哈勃序列的关系在这个早期的大质量星系中已经存在。
2011-06-08 astro-ph.CO
The IMACS Cluster Building Survey: II. Spectral Evolution of Galaxies in the Epoch of Cluster Assembly
IMACS星系团建设巡天（ICBS）提供了5个富星系团（R <= 5 Mpc）中约2200个0.31<z<0.54星系的光谱和场。有数十个成员的动态冷星系团约占超星系团总数的一半，使星系团的质量增长了约100%。ICBS光谱区分非恒星形成（PAS）和恒星爆发后（PSB）从恒星形成星系-连续恒星形成（CSF）或恒星爆发，（SBH或SBO），通过强烈的H-δ吸收或[O II]发射来识别。对于坠落的星系团和类似的场群，我们发现PAS+PSB分数和群质量之间的相关性，表明大量的“预处理”通过淬火机制，可以把恒星形成星系变成被动星系，而没有独特的环境丰富的集群。SBH + SBO星暴星系是常见的，它们在所有环境中保持近似恒定的比率（SBH+SBO）/CSF ~ 25%-从场，到集团，到富星系团。类似地，虽然PSB星系强烈倾向于更密集的环境，但PSB/PAS在所有环境中约为10-20%。这一结果，以及它们的时间尺度τ <5亿年，表明恒星暴增不是产生大多数被动星系的猝灭机制的标志。相反，我们认为，恒星爆发和poststarburst信号较小的合并和吸积，在恒星形成和被动星系，分别，和产生被动系统的主要机制是（1）早期的主要合并，椭圆星系，（2）后来，不太激烈的过程-如饥饿和潮汐剥离，S 0星系。
2013-03-18 astro-ph.CO
The impacts of ultraviolet radiation feedback on galaxies during the epoch of reionization
我们探索的紫外线（UV）辐射反馈星系的宇宙学模拟中，流体力学和转移的H和He电离光子始终耦合的再电离时代的影响。此外，我们还考虑了H_2的非平衡化学反应，包括光解离。模拟的最显著的特点是高空间分辨率的辐射转移（RT）的计算，使我们能够开始考虑不仅外部的紫外线反馈过程，但也在每个星系内部的紫外线反馈过程。我们发现，由于内部的紫外和超新星（SN）反馈，恒星形成显着抑制。在M <10^9 Msun的低质量星系中，如先前的研究所示，大量的气体通过光蒸发被抽空，这导致了恒星形成的抑制。令人惊讶的是，尽管这些光环几乎没有通过光蒸发失去任何气体，但大质量光环中的恒星形成也受到强烈抑制。大质量晕中恒星形成的抑制主要是由两个因素引起的：（i）星系中的小尺度团簇结构被内反馈所平滑;（ii）尽管星系中的致密气体大部分是中性的，但H_2的形成和冷却过程受到温和的光加热的干扰。光离解辐射实际上抑制了恒星的形成，但在大质量星系中，这种影响的程度并没有那么大。即使我们的模拟体积太小，是一个代表性的补丁宇宙在再电离过程中，我们发现，我们模拟的恒星形成率密度和HI分数在z = 6 - 7是一致的，在观察中发现的。
2013-03-06 astro-ph.CO
Very blue UV-continuum slopes of low luminosity z~7 galaxies from WFC3/IR: Evidence for extremely low metallicities?
我们使用超深的WFC 3/IR数据在HUDF和早期发布的科学WFC 3/IR数据在CDF-South GOODS领域量化的宽带光谱特性的候选恒星形成星系在z~7。我们确定在这些星系的紫外线连续斜率β，并在以后的时间与星系的斜率进行比较，以衡量β的演变。对于明亮的L*（z=3）星系，我们测量到平均紫外连续斜率β为-2.0+/-0.2，这与在z~5-6处类似光度下导出的β ~-2相当。然而，对于较低光度的0.1L*（z=3）星系，我们测量的平均β为-3.0+/-0.2。这比在z~4，仅仅8亿年后，甚至在z~5-6时发现的类似光度星系要蓝得多。原则上，观测到的β值-3.0可以与非常年轻的无尘恒星星族相匹配，但是当包括星云发射时，预期的β值变为>-2.7。为了产生这些非常蓝色的β（即，β ~-3），极低的金属丰度和机制，以减少红星云发射可能是必要的。例如，大的逃逸分数（即，f_{esc} >~0.3）可以最大程度地减少这种红色星云发射的贡献。如果这是正确的，并且在昏暗的z~7星系中逃逸分数>~0.3，这可能有助于解释星系如何使宇宙膨胀。
2010-01-09 astro-ph.CO
Flexion measurement in simulations of Hubble Space Telescope data
我们提出了一个模拟分析弱引力透镜弯曲和剪切测量使用shapelet分解，并确定弯曲和剪切测量噪声之间的差异，在深调查数据。从哈勃太空望远镜超深场（HUDF）的星系模型和应用校正的HUDF点扩散函数，我们产生透镜模拟深，光学成像数据从哈勃的高级相机的调查（ACS），与现实的星系形态。我们发现，弯曲和剪切估计在我们的测量管道不同：而固有的星系形状通常是剪切估计噪声的主要贡献，由于有限的光子计数和探测器读取噪声的像素噪声是弯曲估计的不确定性的主要贡献者，在广泛的星系信噪比。这种像素噪声也增加得更快，星系信噪比降低比剪切估计发现。我们提供了简单的幂律拟合函数的这种行为，弯曲和剪切，允许的效果，以适当占在未来的预测弯曲测量。使用模拟，我们还量化了我们的shapelet弯曲和剪切测量管道的系统偏差，用于深哈勃数据集，如来自形态学和SED的星系演化，空间望远镜A901/902星系演化调查或宇宙演化调查。测量偏差被认为是显着的，但与以前的研究一致。
2013-08-14 astro-ph.CO
UV Luminosity Functions at redshifts z~4 to z~10: 10000 Galaxies from HST Legacy Fields
来自CANDELS、HUDF 09、HUDF 12、ERS和BoRG/HIPPIES程序的HST数据集使我们能够绘制出UV LF从z~10到z~4的演变。在1000 arcmin**2的探测区域中，我们分别在z~4，z~5，z~6，z~7，z~8和z~10处发现了5859，3001，857，481，217和6个候选星系。在五个坎德尔场中选择z~4-8星系使我们能够评估宇宙的变化;最大的变化在z>=7时很明显。我们在z~4和z~5处的新LF测定跨越6等基线（-22.5至-16 AB等）。这些测定与以前的估计一致，但更大的样本和体积探测在这里导致一个更可靠的采样>L* 星系，并允许我们重新评估的紫外线LF的形式。我们的新LF结果加强了我们早期的发现，在z>4时，UV LF的较陡的暗端斜率为3.4 sigma显著性，α从z~4时的α =-1.64+/-0.04演变到z~7时的α =-2.06+/-0.13（z~8时的α = -2.02+/-0.23），与晕质量函数演变的预期一致。随着我们在亮端的改进约束，我们发现在红移范围z~4到z~7内特征光度M* 的变化较小;在LF中观察到的变化现在主要由phi* 的变化来表示。没有发现z~4-8类LF的非Schechter形式的证据，一个简单的基于晕生长和演化的条件LF模型在晕的M/L比（（1+z）**-1.5）下提供了一个很好的描述。
2015-01-22 astro-ph.CO astro-ph.GA
Extrapolating the Evolution of Galaxy Sizes to the Epoch of Reionization
我们利用星系的大小分布和光度函数的高红移演化数据来约束它们的恒星形成效率和星暴寿命之间的关系。基于导出的标度关系，我们预测了JWST将发现的暗星系的角大小和平均表面亮度。我们发现，JWST将能够解决星系的星等限制m<31的红移z~14。下一代大型地面望远镜将解析JWST发现的所有星系，前提是它们足够密集，能够在明亮的热天空上方进行探测。我们结合我们的约束与简单的模型自我调节的恒星形成，并表明，反馈的超新星在红移z>3可能是通过动量转移介导的，与恒星暴的时间尺度设置的大质量恒星的寿命，而不是在主机星系盘的动态时间。
2010-11-14 astro-ph.CO
The Wyoming Survey for H-alpha. III. A Multi-wavelength Look at Attenuation by Dust in Galaxies out to z~0.4
我们报告的结果来自怀俄明州调查的H-α（WySH），一个全面的四平方度调查，以探索恒星形成星系的演化在宇宙的后半部分年龄。我们补充了H-阿尔法数据从WySH与红外数据从斯皮策广域红外河外（SWIRE）调查和紫外线数据从星系演化探测器（GALEX）深度成像调查。这个数据集提供了一个多波长的尘埃衰减的演变，在这里，我们比较了一个传统的尘埃衰减测量（L（TIR）/L（FUV））的诊断基于最近开发的强大的恒星形成率（SFR）指标，[H-alpha_obs+24-micron]/H-alpha_obs。我们目前的结果从ELAIS-N1和洛克曼洞区域在z~0.16，0.24，0.32和0.40。虽然这两个诊断的集合平均值从一个时代到另一个时代是相对恒定的，但每个时代都表现出更高的恒星形成率的尘埃衰减。因此，在恒星形成速率固定的情况下，一个历元到历元的比较表明，随着红移，尘埃衰减会略有减少。
2010-06-11 astro-ph.CO
Observational evidence that massive cluster galaxies were forming stars at z~2.5 and did not grow in mass at later times
利用斯皮策3.6微米数据，我们推导出了5个z>1.4的星系团中星系的光度函数和质量函数，这些星系团被选为具有可靠的团内介质检测。这五个簇的丰富度（ISCSJ1438.1+3414和XMMXCSJ2215.9-1738的丰富度是ISCSJ1432.4+3250、IDCSJ1426.5+3508和JKCS 041的两倍）和形态外观不同。在中位红移z=1.5时，从5个星系团的150个成员星系中，我们得到了[3.6]带的特征星等为16.92+/-0.13，特征质量为lgM*=11.30+/-0.05 Msol。我们发现特征光度和质量在z=1和1.4<z<1.8之间没有演化，直接排除了这些时期之间正在进行的质量组装，因为大质量星系已经存在到z=1.8。较低的红移积累时期已经被先前的工作排除，只留下z>1.8作为质量积累的可能时期。然而，对于在观测到的红移之前没有任何恒星形成的星系来说，在非常高的红移下观测到的m^* 值太亮了，因此意味着恒星形成事件不早于z_f=2.5。这是第一次，质量/光度函数能够鲁棒地区分形成红移之间的微小差异，并设置{ \it上限}的最后一个恒星形成插曲的时代。
2013-04-10 astro-ph.CO
DUSTiER (DUST in the Epoch of Reionization): dusty galaxies in cosmological radiation-hydrodynamical simulations of the Epoch of Reionization with RAMSES-CUDATON
近年来，星际尘埃已成为高红移宇宙和甚高红移宇宙研究中的一个重要课题。证据表明，在再电离时期，大质量恒星形成星系中已经存在高尘埃质量，可能影响电离光子逃逸到星系际介质中。此外，正确估计紫外波长处的尘埃消光对于精确的紫外光度函数（UVLF）预测和解释至关重要。本文研究了尘埃对高红移星系观测性质的影响，以及宇宙再电离。为此，我们耦合的物理模型尘埃生产的完全耦合的辐射流体动力学宇宙学模拟代码RAMSES-CUDATON，并执行$16^3$，$2048^3$，模拟，我们称之为DUSTiER的尘埃在再电离时代。它产生的星系与尘埃质量和紫外线斜率兼容的限制在z $\geq 5$。我们发现，消光对UVLF的亮端有着巨大的影响，甚至早在$\rm z=8$，我们的尘埃UVLF比无尘UVLF更符合观测。在$\rm z=5$中，被遮蔽的恒星形成的比例上升到45%，与ALMA的一些最新结果一致。最后，我们发现尘埃减少了质量比$10^{10} M_\odot$（比$\approx -18$ MAB 1600亮）大的星系的电离光子逃逸> 10%，对于我们最大的星系可能高达80-90%。然而，我们发现电离逃逸分数首先是由星系中的中性氢决定的，因为后者产生的传输比单独通过尘埃小100倍。
2023-01-09 astro-ph.CO astro-ph.GA
The cosmic epoch dependence of environmental effects on size evolution of red-sequence early-type galaxies
这项工作的目的是从观测上研究早型星系的大小增长历史，以及这种增长如何依赖于宇宙时代和它们所嵌入的晕的质量。我们进行了光度和结构分析的休息框架$V$带的质量选择（$\log M/M_\odot >10.7$）样本的红色序列早期型星系光谱/棱镜红移在一般领域$z=2$补充以前的工作提出了相同的分析，但在晕100倍以上的质量和1000倍的密度。我们均匀推导的大小（有效半径）充分考虑到星系的多组分性质和共同存在的等照度线扭曲和椭圆率梯度。通过使用这些质量选择的样本，组成的170个红色序列的早期型星系在一般领域和224个相同的选择和分析的集群，我们隔离的影响星系的大小的晕中嵌入的星系和它的依赖时代。我们发现，在一个固定的恒星质量，$\log M/M_\odot= 11$，银河系大小的$\log$，已增加了历元的速度两倍的速度比在集群中的领域在过去的10 Gyr（$0.26\pm0.03$与$0.13\pm0.02$ dex每单位红移）。一般场中的红序早型星系在$z=0.25\pm0.13$时达到了它们在稠密环境中的表亲的大小，尽管在$z\sim2$时小了三倍。数据指向一个模型，其中大小增长是独立于时代的（即，$\partial \log r_e /\partial z = c$），但是具有取决于环境的速率$c$，$\partial c /\partial \log M_{halo} \app…
2018-07-09 astro-ph.CO astro-ph.GA
Spurious correlations between galaxies and multi-epoch image stacks in the DESI Legacy Surveys
在星系巡天的宇宙学分析中，一个不可忽视的系统偏差来源是由前景和可变图像特征（如观测条件）引起的天空调制。标准的缓解技术在观测到的星系密度场和潜在污染物的天空图之间进行回归。这些地图是对调查有贡献的共同增加的暴露的异质集合的临时的、有损的汇总。我们提出了一种方法来解决这一限制，并提取虚假的星系分布和任意堆栈的单历元曝光之间的相关性。我们研究了四种类型的星系（LRGs，ELGs，类星体，LBG）在三个地区的DESI遗产调查（北，南，DES），这导致在12个样本不同的水平和类型的污染。我们发现，新技术在所有情况下都优于传统技术，并且能够去除更高水平的污染。这为新方法铺平了道路，这些新方法可以从多时期星系调查数据中提取更多信息，并更有效地减轻大规模偏差。
2022-07-15 astro-ph.CO astro-ph.IM
Modeling small galaxies during the Epoch of Reionisation
小星系被认为是在再电离完成之前宇宙电离预算的主要贡献者。已经有许多数值研究试图通过逃逸分数$f_{esc}$来量化它们的电离效率。虽然有一个明显的趋势，即小晕的$f_{esc}$较高，但单个晕块的$f_{esc}$分布很分散。我们认为这是由于低质量星系中恒星形成的内在爆发性。我们进行了高分辨率的辐射流体动力学模拟与Ramses-RT模型的三个星系的演化和电离效率。我们发现，$f_{esc}$的变化遵循恒星形成率。然后，我们讨论的后果，这种变化的可观测性的星系JWST。
2015-10-23 astro-ph.CO astro-ph.GA
First Light Sources at the End of the Dark Ages: Direct Observations of Population III Stars, Proto-Galaxies, and Supernovae During the Reionization Epoch
宇宙黑暗时代是一个神秘的时期，在此期间，原始气体开始凝结并最终形成第一批恒星。虽然这些开端长期以来一直是理论上感兴趣的话题，但直到最近，技术才开始允许对这个时代的观测洞察力。许多问题围绕着恒星在无金属气体中的形成和星系际介质中金属积累的历史：（1）在原始（无金属）气体中形成的第一个恒星和星系源的性质是什么？(2)第三星族（无金属）恒星形成的时代是什么时候发生的，持续了多长时间？(3)对于第一批恒星和星系，恒星的初始质量函数是否有很大的不同？这些问题都是理论研究的活跃领域。然而，通过直接探测第三星族恒星形成的新的观测限制对于回答围绕星系如何形成以及宇宙的宇宙学性质如何影响其所包含的物体的更广泛问题取得进展至关重要。
2009-02-26 astro-ph.CO astro-ph.IM
Unveiling the most luminous Lyman-α emitters in the epoch of reionisation
遥远的发光莱曼α发射体是在再电离时代详细观测星系的绝佳目标。这些星系的空间分辨观测使我们能够同时探测年轻恒星的发射，星际介质中的部分电离气体，并限制环星系介质中周围氢的性质。我们回顾了ALMA，HST/WFC 3和VLT/X-SHOOTER在大爆炸后~ 5亿年观测到的明亮星系中的静止框架UV，Lyman α和[CII]发射的（光谱）后续研究的最新结果。这些星系可能存在于早期的电离气泡中，是复杂系统，由多个分离良好的组分组成，其中已经存在痕量的金属。
2019-11-12 astro-ph.CO astro-ph.GA
Early Results From GLASS-JWST. XII: The Morphology of Galaxies at the Epoch of Reionization
恒星形成星系可以表现出很强的形态之间的休息帧远紫外和光学差异，反映在恒星形成和尘埃衰减的不均匀性。我们利用深，高分辨率的NIRCAM 7波段观测采取的再电离时代（$z>7$）的星系形态的第一个看看，其变化之间的莱曼$α$和6000- 4000流明，在$z=7-12$的静止帧波长范围。我们没有发现形态学随波长的显著变化--这种变化会推翻我们从哈勃太空望远镜所了解到的任何东西。使用标准的定量形态学统计，未检测到形态学和波长之间的显著趋势。我们在4/19个星系中检测到合并/相互作用的签名。我们的研究结果与Lyman Break星系-在宇宙只有400-800 Myrs年龄时观察到的-通过快速星系规模的恒星形成辅以恒星形成团块和相互作用的吸积相结合而增长的情景一致。
2022-09-17 astro-ph.CO astro-ph.GA
The spectral evolution of the first Galaxies. III. Simulated James Webb Space Telescope spectra of reionization-epoch galaxies with Lyman continuum leakage
使用四个不同的宇宙学模拟套件，我们生成合成光谱的星系不同莱曼连续逃逸分数（fesc）在红移z=7-9，在休息帧的波长范围内相关的詹姆斯韦伯太空望远镜（JWST）NIRSpec仪器。通过研究现实的恒星形成历史和金属丰度分布的EW（Hb）-β图（以前提出的一种工具，用于识别星系具有非常高的fesc）的影响，我们发现，这些影响都不可能危及识别极端莱曼连续泄漏的星系。根据我们的模型，我们预计基本上所有z=7-9的星系，其静止坐标系EW（Hb）< 30 μ m，fesc>0.5。关于恒星星族的电离通量或z>6星系的尘埃性质的错误假设原则上会使选择产生偏差，但这种类型的实质性模型缺陷同时也会显示出它们在EW（Hb）-β图中观测到的z>6星系分布与模拟的z>6星系分布之间的偏移。这样的偏移将允许这些观测值的JWST/NIRSpec测量作为进一步模型改进的输入。
2017-01-12 astro-ph.CO astro-ph.GA
Line Intensity Mapping Prediction from the Cosmic Dawn (CoDa) III Simulation for H$α$ from Galaxies and the Intergalactic Medium during the Epoch of Reionization
利用CoDa III模拟预测再电离时期星系和IGM的H$α$发射强度与来源，提供LIM实验（如SPHEREx和CDIM）的模拟数据以指导观测。
2025-04-24 astro-ph.CO astro-ph.GA
Photometric properties of reionization-epoch galaxies in the Simba simulations
利用高分辨率Simba宇宙流体动力学模拟方法研究了再电离期星系的光度特性和大小，模拟中的盒子大小为$[25,50]~h^{-1}$ Mpc.假设不同的衰减规律，我们计算测光的每个恒星粒子的光谱使用视线气体金属柱密度。预测的紫外线光度函数（UVLF）一般同意在$z=6$的观测，由于模拟星系的高金属丰度和较低的尘埃-金属比之间的部分抵消。模拟的$z=8$ UVLF与观测值相比较低，可能是由于过度的尘埃消光。Simba预测的紫外线连续斜率（$β$）与$z=6$的观测结果一致，使用Calzetti消光定律获得的最佳一致性。有趣的是，辛巴的气相质量-金属丰度关系在$z\sim 6$比在$z\sim 2$高，这表明快速早期富集（和尘埃生长）可能是必要的，以匹配所观察到的$β$。发现$β$对沙尘消光比UVLF更敏感。通过生成模拟詹姆斯韦伯太空望远镜（JWST）的图像和分析的方式类似的观察，我们表明，辛巴的星系大小-光度关系很好地再现了目前的$z=6$哈勃观测。与较低红移的观测不同，辛巴预测$z=6$星系的静止紫外和静止光学尺寸相似，这是由于恒星形成区的年龄梯度和尘埃消光相互抵消，削弱了星系内的颜色梯度。这些预测将与JWST测试。
2020-03-10 astro-ph.CO astro-ph.GA
Dark-ages Reionization and Galaxy Formation Simulation XX. The Ly$α$ IGM transmission properties and environment of bright galaxies during the Epoch of Reionization
高度中性的星系间介质（IGM）在再电离时期（EoR），预计将抑制Ly $α$发射与阻尼翼吸收，导致几乎没有Ly $α$检测到恒星形成星系在$z{\sim}8$。然而，在这些红移下，对4个最亮星系（${\rm H}_{160}{\sim}25$等）的光谱观测确实显示出突出的Ly $α$线，表明局部电离的IGM。本文利用Meraxes半解析模型研究了EoR期间亮星系的Ly $α$ IGM透射和环境。我们发现较亮的星系受阻尼翼吸收的影响较小，因为它们能有效地电离周围的中性氢。具体而言，最亮的源（${\rm H}_{160}{\lesssim}25.5$ mag）位于我们的模拟中最大的电离区域，并且具有来自IGM（光学深度${<}1$）的低Ly $α$衰减。较暗的星系（25.5等${<}{\rm H}_{160}{<}27.5$等）的透射率取决于紫外线光度，导致在较暗的星等下Ly $α$检测的发生率较低。这种光度相关的衰减解释了为什么Ly $α$只在$z{\sim}8$最亮的星系中被观测到。后续观察显示，在这些确认的$z{\sim}8$ Ly $α$发射体附近存在对应物。我们模拟的类似物的环境与这些观测结果在附近星系的数量上一致，这是一个很好的指标，表明Ly $α$是否可以在较暗的星系中被检测到。在目前的观测极限下，在$2'{\times}2'$内有${\ge}2$-5个邻居的星系显示出L…
2021-08-08 astro-ph.CO astro-ph.GA
On the unique evolutionary mechanisms of massive quiescent galaxies in the epoch of reionisation
Swinburne University of Technology（斯威本科技大学）；JWST Australia Data Centre [JADC], Swinburne Advanced Manufacturing and Design Centre [AMDC]（JWST澳大利亚数据中心，斯威本先进制造与设计中心）
研究再电离时期高质量静止星系的演化历史，发现抑制反馈机制下星系快速形成并持续增长，为未来观测和模拟研究提供指导。
2026-03-24 astro-ph.CO astro-ph.GA
New Methods for Identifying Lyman Continuum Leakers and Reionization-Epoch Analogues
识别发射莱曼连续辐射（LyC泄漏）的低红移星系是研究再电离时期星系形成的主要间接方法之一。然而，不仅证明了识别这样的系统是具有挑战性的，而且还不确定低红移LyC泄漏者是否是宇宙再电离源的真正“类似物”。在这里，我们使用高分辨率的宇宙学辐射流体动力学模拟，以检查是否模拟星系在再电离时代共享类似的发射线特性观测到的LyC泄漏在$z\sim3$和$z\sim0$。我们发现具有高LyC逃逸分数（$f_{\rm esc}$）的模拟星系通常表现出高O32，并且与$z\sim3$ LyC泄漏者填充在R23-O32平面的相同区域。然而，我们发现，视角，金属丰度和电离参数都可以影响星系在O32- $f_{\rm esc}$平面上的位置。基于发射线诊断以及它们与$f_{\rm esc}$的相关性，$z\sim3$的低金属量LyC泄漏者似乎是再电离时代星系的良好类似物。相比之下，本地[SII]-缺乏星系不重叠的模拟高红移LyC泄漏的SII-BPT图;然而，这种诊断可能仍然是有用的识别泄漏。我们使用我们的模拟星系来开发多种新的诊断方法，以使用IR和星云发射线来识别LyC泄漏。我们表明，我们的模型只使用[CII] $_{\rm 158μm}$和[OIII] $_{\rm 88μm}$可以识别潜在的泄漏从非泄漏从本地矮星系调查。最后，我们将此诊断应用于已知的高红移星系，并发现在$z=9.1$的MACS 114…
2020-08-05 astro-ph.CO astro-ph.GA
POLAR-II: modeling star formation history of galaxies on the 21-cm signal from Epoch of Reionization
Guizhou Normal University（贵州师范大学）；Indian Institute of Science Education and Research Kolkata（印度科学教育研究所加尔各答分校）；Max-Planck Institute für Astrophysics（马克斯·普朗克天体物理学研究所）；University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）；National Astronomical Observatories, Chinese Academy of Sciences（中国科学院国家天文台）；University of Sussex（萨塞克斯大学）；University of Groningen（格罗宁根大学）；Stockholm University（斯德哥尔摩大学）
研究不同星系星形成历史模型对再电离时期 21 厘米信号的影响，发现星形成历史参数对离子化区域大小和加热过程有显著影响。
2026-03-10 astro-ph.CO astro-ph.GA
Ages of Type Ia Supernovae Over Cosmic Time
我们推导出经验模型的星系质量大会的历史，并卷积这些理论延迟时间分布（DTD）模型Ia型超新星（SNe Ia），推导出所有SNe Ia发生在一个给定的时代的宇宙时间的祖先年龄的分布。在活跃的恒星形成星系中，恒星形成速率的进展比$t^{-1}$ SN Ia的DTD要浅，所以在宇宙历史的所有时期，所有恒星形成星系的平均SN Ia年龄都在DTD峰值处达到峰值。在被动星系已经停止了恒星形成通过一些淬火过程，超新星Ia年龄分布的峰值在淬火时代，这在被动星系的红移演变跟踪过去的时代的主要恒星形成。我们的模型再现了超新星Ia速率的红移演化，超新星Ia拉伸和主机质量之间的关系，以及超新星Ia主机质量的分布在定性上与观测一致。我们的模型自然地预测，低质量星系往往是积极的恒星形成，而大质量星系一般是被动的，与星系“缩小”的观察一致。因此，超新星Ia的平均年龄经历了一个急剧的过渡，从年轻的年龄在低主机质量的老年龄在高主机质量，定性类似于平均超新星Ia哈勃残差与主机质量的过渡。年龄的差异随着红移的变化而变化，这种变化目前还没有在超新星Ia宇宙学分析中得到解释。因此，我们认为，SNe Ia只选择从积极的恒星形成星系将产生宇宙学上最均匀的样品，由于年轻的SNe Ia祖年龄在所有宇宙学时代的同质性。
2014-09-10 astro-ph.CO astro-ph.GA
The Nature of High ${\rm [OIII]}_{\rm 88μm}$/${\rm [CII]}_{\rm 158μm}$ Galaxies in the Epoch of Reionization: Low Carbon Abundance and a Top-Heavy IMF?
对$z>6$星系的ALMA观测显示，与本地星系相比，[OIII] $_{\rm 88μm}$ /[CII] $_{\rm 158μm}$比值和[CII] $_{\rm 158μm}$赤字异常高。已经提出了许多解决方案，包括C和O丰度比的差异，观测偏差和ISM属性的差异。为了阐明驱动这种高红移现象的基本物理，我们采用SPHINX $^{20}$，一个国家的最先进的，宇宙辐射流体动力学模拟，解决了详细的ISM属性的数千个星系的再电离时代。我们发现，所观察到的$z>6$ [OIII]-SFR和[CII]-SFR的关系，只有当C/O丰度比是$\sim8\times$低于太阳能和总金属产量是$\sim4\times$高于Kroupa IMF的。这意味着高红移星系可能主要是由具有更头重脚轻IMF的低金属量核心坍缩超新星富集的。当AGB星和Ia型超新星开始对星系金属丰度产生贡献时，[CII]-SFR和[CII]光度函数都将在$z\sim4.5$处收敛到观测值。虽然我们证明了电离参数，LyC逃逸分数，ISM气体密度和CMB衰减都驱动星系朝向更高的[OIII]/[CII]，在$z>6$观察到的值只能复制与太阳相比，大大降低C/O丰度。[CII]和[OIII]的组合可用于预测电离参数、ISM气体密度和LyC逃逸分数的值，我们提供了九个观测到的$z>6$星系的这些量的估计。最后，我们证明了[OI] $_…
2022-01-05 astro-ph.CO astro-ph.GA
Water Formation During the Epoch of First Metal Enrichment
我们表明，高丰度的水蒸气可能存在于极低的金属（$10^{-3}$太阳）部分屏蔽气体，在第一次金属富集的星际介质的星系在高红移的时代。
2015-04-15 astro-ph.CO astro-ph.EP astro-ph.GA
