红移大于1的分子谱线研究

宇宙学一致性还是化学巧合？高红移氘代分子氢丰度

Cosmological concordance or chemical coincidence? Deuterated molecular hydrogen abundances at high redshift

本文报道了在$z > 2$上对类星体吸收线系统中氘分子氢（HD）的两次探测。对于J2123-0500，我们发现具有金属性$\simeq 0.5Z_{\odot}$的亚DLA的$N$（HD）$= 13.84 \pm 0.2$，并且在$z = 2.0594$处$N$（H $_2$）= $17.64 \pm 0.15$。对于FJ 0812 +32，我们发现$N$（HD）$= 15.38 \pm 0.3$对于太阳金属丰度DLA，$N$（H $_2$）= $19.88 \pm 0.2$ at $z = 2.6265$。这些系统的HD与H之比$_2$高于在银河系盘内的致密云中观察到的比率，并且显然与从宇宙学的D/H比率进行的简单转换一致。这些比例不容易解释任何可用的模型HD化学和有没有明显的趋势与金属或分子含量。两者合计，这两个系统和两个已发表的$z > 2$ HD轴承DLAs表明，HD要么是不太有效地解离或更有效地产生高红移星际气体，即使在低分子分数和/或太阳金属丰度。令人困惑的是，如此不同的系统应该显示如此一致的HD/H $_2$比率。在没有对HD化学的所有方面有清楚的了解的情况下，我们得出结论，这些系统可能比D/H本身更能揭示气体化学，并且使用这样的系统来限制高红移的D/H还为时过早。

盲绿堤望远镜毫米波测量红移分子吸收

A blind Green Bank Telescope millimetre-wave survey for redshifted molecular absorption

我们提出的方法“盲”毫米波调查红移分子吸收的CO/HCO $^+$旋转线。频率范围$30-50$ GHz似乎是最佳的这种调查，提供灵敏度的吸收剂在$z \gtrsim 0.85$。至关重要的是，调查是“盲目的”，即基于无线电选择的样本，包括没有已知红移的来源。我们还报告了第一次大规模调查的结果，使用Q波段接收器的绿岸望远镜（GBT）搜索分子吸收朝向36源，3没有已知的红移，在频率范围$39.6 - 49.5$ GHz。GBT巡天的总红移路径为$Δz \approx 24$，大部分位于$0.81 < z < 1.91$，灵敏度足以检测到在$5σ$显著性下吸收的等效${\rm H_2}$柱密度$\gtrsim 3 \times 10^{21}$ cm $^{-2}$（使用银河系的CO到${\rm H_2}$和HCO $^+$到${\rm H_2}$转换因子）。该调查没有得到确认的分子吸收检测，产生了在柱密度$N({\rm H_2}) \gtrsim 3 \times 10^{21}$ cm $^{-2}$的分子气体的红移数密度的$2σ$上限$n(z=1.2) < 0.15$。

高红移毫米波段搜索中分子吸收的消失

On the absence of molecular absorption in high redshift millimetre-band searches

我们已经进行了搜索的毫米波段吸收（通过CO和HCO+旋转跃迁）在宿主星系的红化射电源（z = 0.405-1.802）。尽管有颜色选择（除了一个光源外，所有光源的光学-近红外颜色都是V-K> 5），但在检测到背景连续通量的八个类星体中，没有发现任何吸收。在以前（主要是干预）H2和OH检测的基础上，在这里和以前的一些调查中达到的极限应该足够深，以根据它们的V-K颜色检测分子吸收。然而，我们的调查假设，红化与尘埃接近类星体的发射红移，这种发射的窄毫米分量被紧凑的分子核心拦截。通过使用已知的毫米吸收器来定义颜色深度，并将其与光源的紫外线光度进行比较，我们发现，即使这些假设是有效的，40个物体中只有12个（主要来自这项工作）是潜在的可检测的。这是假设在z=0时的激发温度为10 K，随着温度的升高，数量减少（在100 K时可检测到零）。

哈勃北深场分子谱线扫描：对CO光度函数和宇宙H2密度的限制

A Molecular Line Scan in the Hubble Deep Field North: Constraints on the CO Luminosity Function and the Cosmic H2 Density

我们提出了直接约束的CO光度函数在高红移和由此产生的宇宙演化的分子气体密度，$ρ_{\rm H2}$（z），基于一个盲目的分子线扫描在哈勃深场北（HDF-N）使用IRAM高原德布尔干涉仪。我们对整个3 mm窗口（79-115 GHz）的线扫描覆盖了~7000 Mpc $^3$的宇宙体积，红移范围为z&lt;0.45，1.01&lt;z <1.89 and z>2。我们使用丰富的多波长和光谱数据库的HDF-N获得一些最好的约束CO光度高红移星系的日期。我们结合我们的分子线扫描（在配套文件中提出）的盲CO检测与堆叠CO限制星系可用的光谱红移（狭缝或掩模光谱从凯克和棱镜光谱从HST）给第一个盲约束高z CO光度函数和宇宙演化的H2质量密度$ρ_{\rm H2}$（z）的红移z~3。与经验预测的$ρ_{\rm H2}$（z）的比较表明，在我们的分子线扫描中安全检测到的源已经为预测的$ρ_{\rm H2}$（z）在红移仓<z>~1.5和<z>~2.7中提供了显着的贡献。考虑到我们的观测没有探测到具有CO光度的星系，宇宙分子气体密度$ρ_{\rm H2}$（z）高于目前的预测。然而，我们注意到，目前的不确定性（特别是光度极限，探测次数以及探测的宇宙体积）是显著的，这种情况即将随着ALMA天文台的出现而改变。

350微米高红移分子发射线的连续观测

Continuum Observations at 350 Microns of High-Redshift Molecular Emission Line Galaxies

我们报告的观测1 - 5高红移（z = 1-5）星系在350微米使用加州理工学院亚毫米波天文台和SHARC-II阵列探测器。从八个星系，远红外光度，恒星形成率，总尘埃质量和最小源大小的估计推导出的排放检测。这些星系的恒星形成率和恒星形成效率与其他高红移分子发射线星系相当。这些结果被用来测试这样一种想法，即这些星系中的恒星形成是以大量的基本单位发生的，这些单位类似于银河系中的恒星形成团块。这些极端星系的光度可以在一个简单的模型中重现，模型中有（0.9-30）*10^6个致密的星系团，每个星系团的光度为5 *10^5 Lsun，这是银河系中这些星系团的平均值。这种团块的辐射转移模型可以提供与星系整体SED的合理匹配。它们表明，单个团块在远红外线中是相当不透明的。亮度质量比的变化超过两个数量级，强烈相关的尘埃温度来自简单的适合的SED。从尘埃模型中得到的气体质量与CO光度值非常一致，这表明两种计算中的假设都是合理的。

红移6类星体宿主星系中的分子气体

Molecular Gas in Redshift 6 Quasar Host Galaxies

本文报道了我们利用PdBI观测到的六个z~6类星体的一氧化碳辐射红移。6种污染源中均检测到CO（6-5）或（5-4）谱线发射。加上其他两个以前的CO检测，这些观测提供了独特的约束，在这些类星体系统的分子气体排放特性接近宇宙再电离结束。补充的结果也提出了低J CO线观察到的GBT和VLA，尘埃连续从这些来源与SHARC-II测辐射热计相机在CSO。然后，我们提出了一个研究的分子气体的性质，在我们的合并样本的8个CO检测类星体在z~6。在这些天体中探测到的高阶CO谱线发射表明，在类星体宿主星系中存在着高度激发的分子气体，估计质量约为10^10 M太阳。我们的z~6类星体与CO探测到的$1.4\leq z\leq5$类星体和亚毫米星系的气体质量和CO谱线宽度分布没有显著差异。大多数在z~6处被CO探测到的类星体在低和高红移处遵循由活跃的恒星形成星系定义的远红外-CO光度关系。这表明，正在进行的恒星形成在他们的主机显着有助于尘埃加热远红外波段。这一结果与早期类星体-宿主系统中星系形成与超大质量黑洞（SMBH）吸积共存的图象是一致的。我们调查的黑洞，我们的类星体样本的隆起关系，使用CO动力学作为示踪剂的类星体主机的动力学质量。这些结果对最大质量的SMBH-球状宿主系统在最高红移处的形成和演化具有重要的约束作用。

高红移亚毫米波星系中的成星分子气

The Star-Forming Molecular Gas in High Redshift Submillimeter Galaxies

提出了一个高红移亚毫米波半导体（SMG）中CO分子谱线发射的模型。通过结合流体动力学模拟的气体丰富的星系合并与多色辐射转移代码，日出，和三维非LTE分子线辐射转移代码，海龟滩，我们表明，如果SMGs通常是一个瞬态阶段的主要合并，其所观察到的紧凑的CO空间范围，宽线宽，和高激发条件（CO SED）的自然解释。在这个意义上，SMG可以被理解为局部ULIRG的放大类似物。我们利用这些模型来研究使用CO作为物理条件的指标。我们发现，在应用标准技术时必须小心。使用CO线宽作为来自SMG的动态质量估计器可能高估真实封闭质量约1.5-2倍。同时，假设CO J=3-2（和更高的线）与CO（J=1-0）的线比为1，这往往会导致低估推断的气体质量。我们提供这些模型的测试，概述了预测的实验是迫在眉睫的可行性与当前一代的测辐射热计阵列和无线电波光谱仪。

高红移扩散分子气体：z=1.64时CO分子和2175超新星尘埃特征的探测

Diffuse molecular gas at high redshift: Detection of CO molecules and the 2175 Å dust feature at z=1.64

利用VLT紫外和目视中阶梯摄谱仪对类星体SDSSJ 160457.50 +220300.5在z=1.6408处的一氧化碳分子（CO）进行了探测。在前六个A-X带和一个d-X（5-0）带间系统中的至少两个分量中检测到CO吸收。这是沿着类星体视线的第二次探测。假设CO在6<Tex<16 K范围内的旋转激发，CO吸收轮廓被很好地建模，这与在该红移处的CMB辐射的温度一致或高于该温度。我们推导出CO的总柱密度为N（CO）= 4 e14 cm^-2。SI，MgI，ZnII，FeII和SiII的测得的柱密度表明在银河系盘中典型的冷气体的尘埃耗尽模式。背景类星体的光谱明显变红（u-K~4.5等），并在CO吸收体的红移处呈现出明显的2175 A尘埃吸收特征。使用~500个类星体的控制样本，我们发现这个特征是假的概率为~ 0.3%。我们发现，类星体的SED很好地拟合了类星体的复合光谱红LMC超壳消光定律在吸收体的红移。值得注意的是，这个类星体在SDSS色选类星体样本中是不存在的。这表明我们目前对宇宙的看法可能对尘土飞扬的视线有偏见。这些对碳质分子和尘埃的直接观测为研究高红移星系中弥漫分子气体的物理条件和化学性质提供了可能性。

红移大于6的已知类星体的WISE探测

WISE detections of known QSOs at redshifts greater than six

我们目前的WISE全天中红外（IR）调查检测到55%（17/31）的已知类星体在z>6从一系列的调查：SDSS，CFHT-LS，FIRST，斯皮策和UKIDSS。因此，WISE目录提供了这些来源的红外数据量的大幅增加：在WISE W1（3.4微米）波段检测到17个，在W2（4.6微米）波段检测到16个，在W3（12微米）波段检测到3个，在W 4（22微米）波段检测到0个。这对于斯皮策在其暖任务阶段尤其重要，并且在JWST发射之前没有5微米波长的微弱后续能力。因此，WISE提供了一个有用的工具，用于了解即将使用PanSTARRS、SkyMapper、VISTA、DES和LSST进行的大面积光学/红外巡天中发现的类星体。WISE检测和WISE未检测样品的剩余UV特性不同：检测具有更亮的i/z带幅度和更红的剩余UV颜色。这表明，通过将WISE W1和W2数据与红色观测到的光学颜色相结合，更积极地寻找非常高红移的类星体，至少对尘埃候选类星体的子集可能是有效的。将WISE未探测到的类星体的WISE图像叠加表明，它们平均比WISE探测到的例子要暗得多，因此在WISE目录中不会勉强错过探测。在W3波段对我们的三个样品进行的WISE目录检测表明，它们的中红外通量可以单独检测到，尽管在W1中检测到的源没有堆叠的W3检测，但在W3中检测不到。对大型活动星系核样本的WISE数据进行叠加分析将是一个有用的…

宇宙背景UV对高红移星系中恒星形成的影响

Effect of Cosmic UV Background on Star Formation in High Redshift Galaxies

利用高分辨率宇宙学模拟研究了宇宙紫外背景对高红移星系恒星形成的影响。模拟包括恒星形成，三维辐射转移，和一个非常详细的ISM模型，并达到足够的空间分辨率，以解决分子云的形成网站。在模拟中，恒星形成分子云周围的莱曼-维尔纳带中的局部辐射场在宇宙紫外线背景中占主导地位，其系数为100，类似于银河系和少数高红移星系中的星际辐射场。因此，宇宙紫外线背景与正常星系中的恒星形成基本上无关。

远距离亮星系Nobeyama分子气体观测的初步结果

Initial Results from the Nobeyama Molecular Gas Observations of Distant Bright Galaxies

本文介绍了利用Nobeyama 45米望远镜对高红移星系进行CO巡天的初步结果。使用新的宽带光谱仪配备了一个双光束SIS接收器，我们有强大的新的检测三个高红移（z=1.6-3.4）亚毫米星系（SXDF 1100.001，SDP 9，和SDP 17），一个试探性的检测（SDSS J160705+533558），和一个非检测（COSMOS-AzTEC 1）。在调试阶段观察到的星系是来自以前的光学或宽带submm光谱学的已知光谱红移的来源。高斯拟合得到的分子气体质量和谱线宽度约为10^11 Msun和430-530 km/s，这与以前对遥远的亚毫米星系和类星体的CO观测结果一致。允许最大32 GHz瞬时带宽的光谱仪将在Nobeyama 45 m望远镜上提供新的科学能力，使我们能够在没有任何先前红移信息的情况下确定明亮的submm选定星系的红移。

低红移紫外发光成星星系的分子气体性质

Molecular gas properties of UV-luminous star-forming galaxies at low redshift

Lyman break analogues（LBA）是一组在紫外波段选择的低红移（z ~ 0.2）的恒星形成星系。这些天体与当地宇宙中质量和光度相似的其他星系相比，恒星形成率更高，尘埃消光率更低。在这项工作中，我们提出了一个调查的结果与毫米波天文学研究组合阵列（CARMA）检测CO（1-0）发射的LBA，以分析这些星系中的分子气体的性质。我们的研究结果表明，LBA遵循相同的施密特-肯尼库特定律的本地星系。另一方面，它们具有更高的气体分数（高达66%）和更快的气体耗尽时间尺度（低于1 Gyr）。这些特征使这些物体更类似于高红移恒星形成星系。我们的结论是，LBA是一个伟大的附近的实验室，研究冷星际介质在低金属，紫外光致密恒星形成星系。

z = 3莱曼Break星系的分子气体含量在z > 2的主序星系中存在不演化气体组分的证据

The Molecular Gas Content of z = 3 Lyman Break Galaxies; Evidence of a non Evolving Gas Fraction in Main Sequence Galaxies at z > 2

我们目前的观测CO[3-2]发射到两个大规模和红外发光莱曼Break Galerkin在z = 3.21和z = 2.92，使用IRAM高原德布尔干涉仪，放置第一个约束的分子气体质量（Mgas）的非透镜LBG。它们的整体性质在红移上与典型的（主序星）星系一致，其特定的恒星形成速率为~1.6和~2.2 Gyr^（-1），尽管它们的红外光度很大，由赫歇尔推导出的L_IR为~2-3 x 10^12 Lsun。利用一个可信的CO探测（虚假探测概率为10^（-3））和一个上限，我们研究了分子气体与恒星质量比（Mgas/M*）随红移的演化。我们的数据表明，正常星系的Mgas/M* 在z~2处的急剧演化之后，在较高的红移处出现平坦化，这为z > 2.5时比恒星形成率演化中存在平台提供了支持性证据。

Molecular hydrogen in absorption at high redshifts. Science cases for CUBES

Absorption lines from molecular hydrogen ($\rm H_2$) in the spectra of background sources are a powerful probe of the physical conditions in intervening cold neutral medium. At high redshift, $z>2$, $\rm H_2$ lines are conveniently shifted in the optical domain, allowing the use of ground-based telescopes to perform high-resolution spectroscopy, which is essential for a proper analysis of the cold gas. We describe recent observational progress, based on the development of efficient pre-selection techniques in low-resolution spectroscopic surveys such as the Sloan Digital Sky Survey (SDSS). The…

银河系中恒星形成星际介质的约束回到宇宙时间的第一个十亿年

Constraints on the Star-Forming Interstellar Medium in Galaxies Back to the First Billion Years of Cosmic Time

在高红移星系的分子气体含量的限制是至关重要的，以进一步我们了解恒星的形成和星系的演化通过宇宙时间，因为分子气体是恒星形成的燃料。自从近二十年前在大宇宙距离上首次发现以来，对早期宇宙中分子气体的研究已经取得了长足的进步。我们已经检测到CO排放从> 100个星系，覆盖范围的星系人口在z> 1，达到z> 6，下至sub-kpc尺度的分辨率，并跨越~2个数量级的气体质量（辅助引力透镜）。最近，甚至可以通过它们的分子发射线直接识别遥远的星系，而无需事先知道它们的红移。因此，新一代强大的长波干涉仪，如扩展甚大阵列（EVLA）和阿塔卡马大（亚）毫米阵列（ALMA），有望将高红移星系中分子气体的研究从繁重的预选中解放出来。这将使更系统的研究分子气体含量的恒星形成星系回到最早的宇宙时代。

供给宇宙星的形成：用CO强度图探测高红移分子气体

Feeding cosmic star formation: Exploring high-redshift molecular gas with CO intensity mapping

分子气体的研究对于理解恒星的形成、反馈以及整个星系更广泛的生态系统至关重要。然而，除了最近的星系外，我们对它的物理性质和分布的了解有限。我们提出了一种新的技术，用于研究高红移星系中分子气体的组成和分布，现有的方法无法实现。我们提出的方法是一氧化碳强度映射方法的扩展，近年来已经获得了显着的实验兴趣。这些强度映射勘测以115 GHz $^{12}$ CO（1-0）谱线为目标，但也包含来自基本上较暗的110 GHz $^{13}$ CO（1-0）跃迁的发射。该方法通过在强度映射勘测中互相关频率信道对来利用包含在$^{13}$ CO线中的信息。由于$^{13}$ CO从与$^{12}$ CO相同的介质中发射，但在高得多的柱密度下饱和，因此这种互相关提供了关于气体密度分布和同位素体比率两者的有价值的信息，这是单独从$^{12}$ CO无法获得的。使用一个简单的模型，这些分子的发射线，我们表明，未来的强度映射调查可以限制这两个物种的丰度比和分数的发射从光学厚区域为了$\sim30\%$。这些测量不能由传统的CO观测，因此，所提出的方法将提供独特的洞察力的物理恒星形成，反馈和星系生态在高红移。

COSMOS字段（A3COSMOS）中ALMA存档的自动挖掘：II。冷分子气体演化到红移6

Automated Mining of the ALMA Archive in the COSMOS Field (A3COSMOS): II. Cold Molecular Gas Evolution out to Redshift 6

我们提出了新的测量宇宙冷分子气体演化的红移6的基础上系统挖掘ALMA公共档案在宇宙深场（A3 COSMOS）。我们的A3 COSMOS数据集包含约700个星系（0.3 < z < 6），在（亚）毫米连续谱和多波长光谱能量分布（SED）中具有高置信度的ALMA检测。多种气体质量校准方法进行了比较，并在波段转换（从观察到的ALMA波长的休息帧瑞利-牛仔裤（RJ）尾部连续）的偏见进行了测试。结合我们的A3 COSMOS样本和大约1,000个0 < z < 4的CO观测星系（75%在z < 0.1），我们参数化星系的分子气体耗尽时间和分子气体与恒星质量比（气体分数），每个都是恒星质量的函数，偏离恒星形成的主序（Delta MS）和宇宙年龄（或红移）。我们提出的函数形式提供了统计学上更好的拟合当前数据（比文献中的函数形式），并暗示了“缩小”效应（即，质量较大的星系比质量较小的星系演化得更早）和“质量淬灭”（大质量星系的气体消耗随着宇宙时间的推移而减慢，但低质量星系的气体消耗则加快）。采用星系-恒星质量函数，并将其应用于气体质量计算，我们首次推断出宇宙冷分子气体密度演化到红移6，并与CO盲测和半解析模型相一致.这些共同提供了一个连贯的图片冷分子气体，SFR和恒星质量演化的星系在宇宙时间。

跨越宇宙时间尺度的分子气体比较：Milky Way既是一个典型的螺旋星系又是一个高红移星系类似物

Comparing molecular gas across cosmic time-scales: the Milky Way as both a typical spiral galaxy and a high-redshift galaxy analogue

对银河系（MW）中最近恒星形成区域的详细观测为研究恒星形成提供了最终基准。这些以银河系为基础的研究结果在多大程度上可以外推到河外星系，取决于所探测的环境条件是否重叠。在本文中，我们比较的云和恒星形成区的MW与附近的星系和高红移宇宙中的属性。我们发现，在他们的重子组成，运动学和密度，在太阳附近的云是相似的，在附近的星系。MW的中央分子区（CMZ，即内部250 pc）的云和区域与高红移云和星系无法区分。因此，CMZ目前较低的恒星形成率意味着：（1）它的气体代表了高红移恒星爆发的初始条件，或者（2）某些尚未确定的过程在超过1亿年的时间尺度上一直抑制着恒星的形成。我们的结论是，MW包含大水库的气体与属性直接可比的大多数已知范围的恒星形成环境，因此是一个很好的模板，研究恒星形成宇宙学的时间尺度。

Blazar中CO发射线的搜寻：与类星体相比，BL Lac天体的低分子气体含量

A search of CO emission lines in blazars: the low molecular gas content of BL Lac objects compared to quasars

在甚高能量下探测到的BL Lacertae（Lac）天体对于研究多种天体物理过程具有根本重要性，包括喷流的物理学、河外背景光的性质和星系间磁场的强度。不幸的是，由于大多数耀变体没有特征的光谱，排除了红移的测定，这些VHE河外源的很大一部分不能用于宇宙学研究。为了评估分子线是否是建立距离的可行方法，我们在IRAM 30米望远镜上进行了一项试点计划，在三个已知红移的BL Lac天体中寻找CO线。我们在1 ES 1959+650上发现了M_H2 ~ 3x10^8 Msun，但由于基线质量较差，该值受到较大系统不确定性的影响。对于剩下的两个源，彗星W和RGB J 0710 +591，我们分别在M_H2 < 8.0x10^8 Msun和M_H2 < 1.6x10^9 Msun处推导出3 σ上限，假设线宽为150 km/s，标准转换因子α =4 M_sun/（K km/s pc^2）。如果这些低分子气体质量是耀变体的典型特征，那么在分子谱线中进行盲目的红移搜索目前是不可行的。然而，深度观测仍然是一种很有前途的方法，可以通过间接方法获得其近似距离已知的源的精确红移。我们的观测结果进一步揭示了BL Lac天体与类星体相比分子气体的不足，这表明这两种类型的活动星系核（AGN）的宿主星系不是来自同一个母体。未来的观测需要评估这种差异是否具有统计学意义，但我们的试点计划表明，对活动星系核中星际介质的研究…

原子碳作为高红移宇宙中分子气体的强有力示踪剂：ALMA的前景

Atomic carbon as a powerful tracer of molecular gas in the high-redshift Universe: perspectives for ALMA

我们使用一个高分辨率的流体动力学模拟，跟踪一个大规模的高红移星系内的分子氢的非平衡丰度，以产生模拟阿塔卡马大毫米阵列（ALMA）的原子碳，CI 1-0和CI 2-1的精细结构线的地图。受最近的观测和理论工作的启发，我们假设CI在巨大的分子云中完全混合，并证明其发射是H2的一个很好的代理。几乎所有与星系相关的H2都可以在红移z<4处使用紧凑的干涉配置与大合成光束（无法分辨目标星系）在不到4小时的积分时间内检测到。\CI谱线的低分辨率成像（其中目标星系被分解为三到四个光束）将在不到12小时的孔径合成中检测到约80%的H2。在这种情况下，产生的数据立方体也提供了确定星系动态所需的关键信息。我们的结论是ALMA观测CI 1-0和2-1发射非常适合于延长宇宙回望时间的间隔，在此期间，H2分布，动力学质量和Tully-Fisher关系的星系可以稳健地探测。

高红移稠密分子气体激发：三叶草类星体中HCO +（J=4-3）辐射的探测

Dense Molecular Gas Excitation at High Redshift: Detection of HCO+(J=4-3) Emission in the Cloverleaf Quasar

本文报道了用IRAM高原干涉仪在Z=2.56的三叶草类星体中探测到HCO+（J=4-3）辐射。HCO+发射是一种类似于HCN的恒星形成指标，可以追踪恒星形成分子云中的致密分子氢气（n（H2）~= 10^5 cm^-3）。我们得到了透镜校正后的HCO+（J=4-3）线光度L '（HCO+（4-3））=（1.6+/-0.3）x 10^9（mu_L/11）^-1 K km/s pc ^2，这只相当于HCO+（J=1=0）光度的48%，CO（J=3-2）光度的<~4%。因此，在J=4-3跃迁中，HCO+激发明显是亚热的。HCO+线辐射转移的建模表明，HCO+发射出现在一个区域，该区域的物理性质与CO线发射相当，但气体密度高出2倍。这表明，HCO+和CO线都追踪着恒星形成活跃发生的温暖、致密的分子气体。HCO+谱线的宽度仅为CO谱线的2/3，这可能表明致密气体在空间上更为集中。与z=3.91的类星体APM 08279 +5255相比，立体式星云中的致密气体激发与纯粹的碰撞相一致，而不是被辐射过程增强。因此，立体式星系中致密气体成分的物理性质与附近星暴星系的核心一致。这表明，在像立体式这样的早期宇宙时期，活动星系核-星暴系统中致密的恒星形成气体的条件主要受到星暴本身的影响，而不是中心活动的黑洞。

星系原子和分子气体含量的宇宙演化

Cosmic evolution of the atomic and molecular gas content of galaxies

我们利用LCDM框架下的星系形成模型GALFORM，通过将星际介质分裂为氢原子和氢分子，研究了星系冷气含量的演化.我们使用两种不同的方法计算每个星系中氢分子与原子的质量比，H2/HI; Blitz和Rosolowsky基于压力的经验关系和Krumholz，McKenzie和Tumlinson的理论模型，并应用它们来计算星系的恒星形成率。我们发现基于Blitz & Rosolowsky定律的模型预测了HI质量函数、CO（1-0）光度函数、H2/HI比与恒星和冷气体质量之间的相关性以及红外-CO光度关系，与本地和高红移观测结果符合得很好。HI质量函数随红移的变化很弱，高质量星系的数密度随红移的增加而减小。在H2质量函数的情况下，大质量星系的数密度从z=0到z=2强烈增加，然后到z=4弱演化。我们还发现，星系的H2/HI比是强烈依赖于恒星和冷气体的质量，也对红移。H2/HI与恒星和冷气体质量之间的相关性的斜率几乎没有变化，但归一化从z=0-8增加了两个数量级。H2质量函数和H2/HI比的强烈演化主要是由于星系大小的演化，其次是气体分数的演化。预测的HI宇宙密度演化与从DLAs推断的观测演化一致，并以低/中质量晕为主。我们发现，以前的理论研究在很大程度上高估了红移的全球H2/HI比的演变，由于有限的分辨率。我们预测在z~3.5处rho_H2/rho_H1 ~1.2的最大值。

高红移核爆发中的致密分子气体激发：APM08279 +5255的z=3.91类星体中的HCN，HNC和HCO +（J=6-5）发射

Dense Molecular Gas Excitation in Nuclear Starbursts at High Redshift: HCN, HNC, and HCO+(J=6-5) Emission in the z=3.91 Quasar Host of APM08279+5255

本文报道了通过CARMA观测，在z=3.91的类星体APM 08279 +5255的宿主星系中发现了非常强的HCN、HNC和HCO+（J=6-5）辐射。HCN、HNC和HCO+通常被用作恒星形成的指示剂，在恒星形成的分子云中追踪致密的分子氢气[n（H2）> 10^5，cm ^-3]。然而，在APM 08279 +5255中J=6-5跃迁中它们各自的线发射的强度非常高，这表明它们被除了仅在致密分子气相中的碰撞之外的另一种机制激发。我们导出了J=6-5的线光度，其中L '（HCN）=（4.9+/-0.6），L'（HNC）=（2.4+/-0.7），L '（HCO+）=（3.0+/-0.6 x1 - 0^1 - 0（mu_L）^-1 K km/s pc ^2（其中mu_L是透镜放大因子），对应于L'相对于CO的比值约为0.23-0.46（J=1-0）。如此高的谱线比即使在各自的基态（J=1-0）跃迁中也是不寻常的，表明APM 08279 +5255中致密的恒星形成分子气体中异常的、碰撞和辐射驱动的激发条件。通过扩展我们以前的建模HCN线激发在这个源中，我们表明，高旋转线通量是由大量的红外泵浦在适度的不透明度在~ 220 K温暖的气体和尘埃成分。这意味着标准的M_dense/L'转换因子将大大高估致密分子气体质量M_dense。我们还发现HCN J=6-5/5-4 L'比大于1（1.36+/…

0<z<2区域恒星质量与气体分数关系的红移演化：星系形成模型的观测约束

Redshift evolution of stellar mass versus gas fraction relation in 0<z<2 regime: observational constraint for galaxy formation models

结合CO文献数据，研究了星系分子气体质量分数（f_mol=M_mol/（M_star+M_mol），其中M_mol为分子气体质量，M_star为恒星质量）在0<z<2红移范围内随恒星质量的变化.我们观察到的fmol演化的恒星质量的依赖性，大质量的星系在很大程度上耗尽了它们的分子气体在z=1，而fmol值的质量较小的星系急剧下降，从z=1。我们比较了观测到的M_star-f_mol关系与宇宙学流体动力学模拟和半解析模型对星系形成的理论预测。虽然理论研究近似地再现了观测到的fmol演化的质量依赖性，但与观测值相比，它们往往低估了fmol值，特别是质量较小（<10^10 Msun）和质量较大（>10^11 Msun）的星系。我们的结果表明，重要的反馈模型，抑制恒星的形成，同时保留分子气体，以重现所观察到的M_star-f_mol关系。

中性氯和分子氢在高红移

Neutral chlorine and molecular hydrogen at high redshift

众所周知，氯和氢分子在星际介质的冷相中通过快速的化学反应紧密地结合在一起。在这里，我们提出了第一个系统的研究，这种关系在高红移使用H $_2$轴承阻尼Ly $α$系统（DLAs）检测沿类星体视线。使用来自VLT/UVES和Keck/HIRES的高分辨率光谱数据，我们报告了在18个高$z$ DLAs中的9个DLAs（包括5个新检测）中检测到Cl $\,$ I，其中$N($ H $_2) \ge 10^{17.3}\,$ cm $^{-2}$（包括在$z=3.09145$朝向J $\,$ 2100 $-$ 0641的新H $_2$检测），并给出了其余9个系统的上限。我们发现$N$（Cl $\,$ I）和$N$（H $_2$）之间的$\sim$ 5 $\,σ$相关性，在18.1 $\,<\,$ log $\,N$（H $_2$）$\,<\,$ 20.1范围内只有$\sim$ 0.2 $\,$ dex色散，因此探测柱密度比邻近恒星低10倍，大致遵循关系$N$（Cl $\,$ I $) \approx 1.5\times10^{-6} \times N($ H $_2)$。柱密度之间的这种关系在低和高红移下令人惊讶地相同，这表明对于给定的H $_2$（或Cl $\,$ I）柱密度，物理和化学条件是相似的。反过来，发现$N({Cl$ \，$I})/N({\rm H_2})$比率与DLA中的总体…

Atomic and molecular gas from the epoch of reionization down to redshift 2

Cosmic gas makes up about 90% of baryonic matter in the Universe and H$_2$ is the closest molecule to star formation. In this work we study cold neutral gas and its H$_2$ component at different epochs, exploiting state-of-the-art hydrodynamic simulations that include time-dependent atomic and molecular non-equilibrium chemistry coupled to star formation, feedback effects, different UV backgrounds presented in the recent literature and a number of additional processes - such as gas self-shielding, H$_2$ dust grain catalysis, photoelectric and cosmic-ray heating - occurring during structure form…

哈勃参数数据的结果：暗能量振荡？

Results from Hubble parameter data: oscillating dark energy?

通过分析哈勃参数数据，研究发现宇宙在特定红移范围内可能经历加速和减速膨胀，暗示暗能量可能呈现振荡特性。

磁盘，合并，或流出？z>3.4时两个强遮蔽类星体的分子气体运动学

Disk, merger, or outflow ? Molecular gas kinematics in two powerful obscured QSOs at z>3.4

我们报告了SWIRE巡天中发现的两个强大的遮蔽类星体SW 022513和SW 022550在z>3.4处检测到明亮的CO（4-3）线发射。我们分析了两个星系的谱线强度和轮廓，以确定气体质量，动力学质量和气体动力学。在SW 022513中，我们可能已经发现了早期宇宙中由活动星系核驱动的分子风的第一个证据。SW 022513中的谱线轮廓较宽（半高宽= 1000 km/s），相对于系统速度蓝移了-200 km/s（系统速度是从电离气体谱线的窄分量估算的，就像活动星系核在低和高红移时通常做的那样）。SW 022550有一个更规则的双峰曲线，在我们的数据中空间分辨率很低，与合并或扩展磁盘一致。分子气体质量为4x10^10 Msun，很大，占恒星质量的30%以下，使这些被遮蔽的类星体与其他强大的CO发射星系一样富含气体，在高红移，即，亚毫米星系我们的来源表现出相对较低的恒星形成效率相比，其他尘埃，强大的星暴星系在高红移。我们推测这可能是活动星系核扰动分子气体的结果。

$0.5\leq z \leq 2.0$星系气体演化的间接测量

An indirect measurement of gas evolution in galaxies at $0.5\leq z \leq 2.0$

高红移星系巡天缺少的一个关键信息是星系的冷气体含量。本文提出了一种新的方法，从星系恒星形成速率间接确定冷气体表面密度和积分气体质量，并分离出原子和分子气体组分。我们预测的分子和总气体的表面密度和综合质量是在非常好的协议与文献中引用的低和高Z星系的直接测量。我们应用这种方法来预测的样品$\sim 57000$星系的气体含量的COSMOS领域在$0.5 \leq z \leq 2.0$，选择有$I_{AB} < 24$马格。这种方法使我们能够详细调查的红移星系冷和分子气体含量与恒星质量的演化，并提供拟合公式星系气体分数。我们发现星系气体分数，分子气体分数和恒星质量与红移之间存在明显的趋势，这表明大质量星系消耗和/或排出气体的红移高于质量较小的物体，并且分子形式的气体分数较低。将气体与以恒星为主的星系分开的特征恒星质量随时间而减少。这表明大质量星系比质量较小的物体更早达到贫气体状态。这些趋势可以被认为是恒星形成活动缩小的另一种表现。

早期宇宙中毫米波段CO和CN的吸收：红移3.4处射电星系B2 0902+34中的分子云

Absorption of Millimeter-band CO and CN in the Early Universe: Molecular Clouds in Radio Galaxy B2 0902+34 at Redshift 3.4

本文利用VLA在红移3.4的射电星系B2 0902+34中探测到CO和CN毫米波吸收线，揭示了早期宇宙小而致密的分子云，并支持CO吸收体红色源于高尘埃含量的观点。

THESAN-ZOOM 项目：从巨分子云到银河尺度的高红移恒星burst中的恒星形成效率

The THESAN-ZOOM project: Star formation efficiency from giant molecular clouds to galactic scale in high-redshift starbursts

THESAN-ZOOM项目研究高红移星暴中从巨分子云到银河尺度的恒星形成效率，发现GMC表面密度恒定，且反馈和暗物质影响影响恒星形成效率。

用浮游生物喂养鲸鱼：来自微小黑洞爆炸的高红移超大质量黑洞

Feeding plankton to whales: high-redshift supermassive black holes from tiny black hole explosions

针对高红移超大质量黑洞早期形成难题，本文提出聚集且蒸发的微小原初黑洞可加热无金属气体云、抑制分子氢形成，从而促成直接坍缩。

Probing Cosmic Reionization and Molecular Gas Growth with TIME

Line intensity mapping (LIM) provides a unique and powerful means to probe cosmic structures by measuring the aggregate line emission from all galaxies across redshift. The method is complementary to conventional galaxy redshift surveys that are object-based and demand exquisite point-source sensitivity. The Tomographic Ionized-carbon Mapping Experiment (TIME) will measure the star formation rate (SFR) during cosmic reionization by observing the redshifted [CII] 158$μ$m line ($6 \lesssim z \lesssim 9$) in the LIM regime. TIME will simultaneously study the abundance of molecular gas during the …

低红移下IllustrisTNG星系中的原子和分子气体

Atomic and molecular gas in IllustrisTNG galaxies at low redshift

我们最近开发了一个后处理框架来估计原子和分子氢（HI和H2，分别）在大容量宇宙学模拟星系中的丰度。在这里，我们比较的HI和H2含量的IllustrisTNG星系的观测。我们主要限制这种比较$z \approx 0$，并考虑六个观测指标：HI和H2的总体丰度，它们的质量函数，气体分数作为恒星质量的函数，H2和恒星形成率之间的相关性，气体的空间分布，以及气体含量和形态之间的相关性。我们发现一般良好的模拟和观测之间的协议，特别是气体分数和HI质量尺寸关系。H2质量与恒星形成率相关，揭示了几乎恒定的耗尽时间，如观察到的那样，直到z = 2。然而，我们也发现了一些具有不同程度的重要性的紧张局势，包括高估了z = 0时的总中性气体丰度约为2倍，以及可能有多余的卫星没有或很少有中性气体。这些结论对于HI/H2跃迁的建模是稳健的。就中性气体性质而言，IllustrisTNG模拟比原始的Illustris运行有了巨大的改进。本文中使用的所有数据均作为IllustrisTNG数据发布的一部分公开提供。

用ALMA研究星暴星系NGC 1614的高密度分子气体性质

High-density Molecular Gas Properties of the Starburst Galaxy NGC 1614 Revealed with ALMA

本文介绍了用ALMA第0周期观测到的邻近星暴星系NGC 1614的HCN/HCO+/HNC J=4-3跃迁谱线的结果。我们发现，高密度的分子气体，跟踪这些线，显示了速度结构，使北（南）侧的核是红移（蓝移）相对于这个星系的核速度。红移和蓝移的发射峰分别在核的北侧和南侧偏移约0.6”。在这些偏移位置，红外线>3微米的观测表明存在活跃的尘埃星暴，支持高密度分子气体是活跃星暴的位置的观点。根据高密度分子气体的动力学，中心半径约为2”的封闭动力学质量约为10^9兆太阳，这与之前的估计相似。最后，对于NGC 1614的所有星暴区域，在J=4-3时，HCN的发射弱于HCO+，但强于HNC，这与星暴主导星系中J=1-0的跃迁线相同。

On estimating the cosmic molecular gas density from CO Line Intensity Mapping observations

The Millimeter-wave Intensity Mapping Experiment (mmIME) recently reported a detection of excess spatial fluctuations at a wavelength of 3 mm, which can be attributed to unresolved emission of several CO rotational transitions between $z\sim1-5$. We study the implications of this data for the high-redshift interstellar medium using a suite of state-of-the-art semianalytic simulations which have successfully reproduced many other sub-millimeter line observations across the relevant redshift range. We find that the semianalytic predictions are mildly in tension with the mmIME result, with a pred…