Cold accretion in early galaxy formation and its Lyman-alpha signatures
莱曼-α（Lya）辐射在探测高红移星系，包括最近遥远的红移z > 7的星系方面发挥了重要作用。它还可能包含关于这些星系起源的重要信息。在这里，我们研究了一个典型的L* 星系的形成和它在早期阶段的观测特征，通过宇宙流体动力学模拟和三维辐射转移计算相结合，使用新改进的ART ^2程序。我们的宇宙学模拟使用的天鹰座初始条件放大到一个银河系般的晕与高分辨率，和我们的辐射转移耦合多波长连续，Lya线，和电离的氢。我们发现模型星系在红移z ~ 24处通过有效的冷气体吸积开始形成，早在z ~ 14处就产生了亮度为L（Lya）~ 10^42 erg/s的强Lya线。Lya的辐射似乎追踪了冷而致密的气体。这些线呈现出不对称的单峰轮廓，并向蓝翼移动，这是气体流入的特征。此外，激发冷却对Lya总光度的贡献随着红移的增加而增加，并且在z >~ 6时占主导地位。我们预测，在合理的积分时间下，JWST和ALMA可以在z <~ 8处探测到L* 星系。然而，超过红移12，只有Lya线可以通过光谱测量观察到。我们的研究结果表明，Lya线是探测第一代星系，并破译其形成机制的最有力的工具之一。
2015-01-06 astro-ph.CO
Filamentary Infall of Cold Gas and Escape of Lyman Alpha and Hydrogen Ionizing Radiation from an Interacting High-Redshift Galaxy
我们目前的观测一个特殊的莱曼α发射星系在红移3.344，发现在一个深，盲光谱调查微弱莱曼α发射器与麦哲伦II望远镜在哈勃超深场（HUDF）。该星系表现出复杂的莱曼α发射，包括一个扩展的，不对称的组成部分，部分抑制阻尼莱曼α吸收，和两个空间拉长，狭窄的发射功能。存档的HST ACS成像显示了恒星成分潮汐破坏的证据。这个V=27的星系似乎给了我们前所未有的见解，在高红移结构的形成中的两个基本阶段：气体流入普通星系，和逃逸到星系际介质的电离辐射。中性氢，部分落在一个狭窄的灯丝的形式，似乎发出荧光莱曼α光子引起的恒星电离通量逃离扰动星系。下落的物质可能代表一次冷吸积或相互作用触发的流入。观测到的莱曼α辐射所需的电离光子的速率与观测到的恒星星族产生的光子的速率是一致的，大约50%的电离光子从邻近的星系逃逸并遇到了下落的气体。星系的观测特性支持星系间的相互作用促进莱曼α和电离辐射逃逸的观点。我们认为，像目前的对象的星系可能是常见的高红移。因此，这个星系可能是一个较晚的例子，相互作用的矮星系人口显着贡献的宇宙再电离。
2011-05-24 astro-ph.CO
[OIII] Emission and Gas Kinematics in a Lyman-alpha Blob at z ~ 3.1
我们提出了光谱测量的[OIII]发射线从两个子区域的强莱曼-α发射在无线电安静莱曼-α斑点（LAB）。所研究的斑点是z ~ 3.1的LAB 1（Steidel et al. 2000），[OIII]探测来自嵌入斑点晕中的两个Lyman break星系。[OIII]的测量是用8.4米大双筒望远镜上的LUCIFER和10米凯克望远镜上的NIRSPEC进行的。将[OIII]测量的红移与SAURON的莱曼-α红移进行比较（Weijmans et al. 2010），使我们能够朝着理解斑点中气体的运动学迈出一步。使用LUCIFER和NIRSPEC，我们发现[OIII]和莱曼α红移之间的速度偏移在研究的两个子区域中都是适度的负值或与0 km/s一致（范围从-72 +/- 42 -- +6 +/- 33 km/s）。负偏移意味着莱曼α相对于[OIII]蓝移，正偏移则意味着莱曼α相对于[OIII]红移。这些结果可能意味着流出不是该实验室中莱曼α逃逸的主要原因，因为流出通常会产生正速度偏移（McLinden等人，2011）。此外，我们提出了一个[OIII]线通量上限的第三个区域的LAB 1，一个区域，与任何底层星系无关。我们发现，[OIII]的上限从银河系无关的区域的斑点是至少1.4 - 2.5倍，比[OIII]通量从一个LBG相关的区域，并有一个[OIII]莱曼α比测量至少1.9 - 3.4倍小于…
2013-01-03 astro-ph.CO
A Lyman alpha halo around a quasar at redshift z=6.4
我们目前的长缝光谱数据，揭示了扩展莱曼α发射周围z=6.417射电宁静类星体CFHQS J2329-0301。莱曼α辐射延伸超过15 kpc，亮度> 8 x 10^36 W，与已知最明亮的莱曼α晕相当。发射具有复杂的运动学，部分原因是前景吸收，只覆盖了扩展星云的一部分。速度范围从-500 km/s到+500 km/s，其中一个峰值非常接近类星体的广泛MgII发射所确定的系统速度。没有证据表明晕圈气体的流入或流出。我们推测莱曼α发射机制是类星体光电离高质量暗物质晕内气体后的复合。巨大的莱曼α光度表明，与典型的射电宁静类星体相比，在较低的红移下，冷气体的覆盖因子更高。
2011-09-19 astro-ph.CO
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。
2012-09-10 astro-ph.CO
Lyman-alpha blobs: polarization arising from cold accretion
莱曼- $α$星云通常存在于高红移（$z > 2$）的大质量环境中。其Lyman- $α$（Lya）发射的起源仍有争议。最近的偏振观测表明，至少有一些Lya源是偏振的。这通常被解释为光子是集中产生的证据，与Lya发射是在吸积到晕上的过程中被加热的气体发射的冷却辐射的情况相反。我们认为，这种情况是不符合偏振观测。为了验证这个想法，我们后处理的辐射流体动力学模拟的斑点与MCLya蒙特卡罗传输代码。我们计算径向轮廓的表面亮度和偏振度，并将它们与现有的观测结果进行比较。我们发现，这两个是一致的河外气体的Lya排放的显着贡献。大多数光子在中心发射，然后在灯丝内散射，产生观察到的高水平偏振。我们认为，河外气体对Lya发射的贡献并不能阻止偏振的出现。相反，我们发现，纯银河系的发射导致偏振轮廓过于陡峭，与观测结果不一致。
2016-04-07 astro-ph.CO astro-ph.GA
The Impact of Lyman alpha Trapping on the Formation of Primordial Objects
为了研究第一个天体的形成，已经进行了许多宇宙学模拟。我们提出的高分辨率的原始物体形成的三维宇宙学模拟的结果，使用自适应网格加密代码FLASH包括在一个近似的方式莱曼α光子的辐射转移的影响。我们比较了气体云中莱曼α俘获与氢原子和分子冷却的结果，研究的主要目的是用有效的状态方程跟踪零金属丰度晕的坍缩（这解释了陷阱的原因），并探讨了三种情况下光环的命运，特别是，热力学对晕碎裂的影响。我们的结果表明，在莱曼α捕获的情况下，碎裂停止，并在晕的中心形成一个大质量的物体。气体的温度仍然远高于$10^{4}$ K，并且晕不能分裂成恒星质量。在原子冷却的情况下，气体坍缩成一个或两个大质量的团块，这与莱曼α捕获的情况相反。在氢分子冷却的情况下，气体有效地冷却并碎裂，因此大质量原始物体的形成强烈地依赖于气体的热力学。我们的研究结果的一个显着特点是，对于大质量物体的形成，例如中等质量黑洞，反馈效应是不需要抑制$H_{2}$冷却，作为分子氢碰撞解离温度高于$10^{4}$ K作为莱曼α捕获的结果。
2010-09-30 astro-ph.CO
LSD: Lyman-break galaxies Stellar populations and Dynamics. I: Mass, metallicity and gas at z~3.1
我们提出的第一个项目，LSD，旨在获得空间分辨，近红外光谱的一个完整的样品的莱曼break镓在z~3。利用自适应光学进行的深入观测导致了对主要光学谱线的探测，例如[OII]、Hbeta和[OIII]，这些谱线用于研究尺寸、SFR、形态、气相金属丰度、气体分数和有效产率。光学、近红外和斯皮策/IRAC测光被用来测量恒星质量。我们得到的形态通常是复杂的，与存在的几个峰值的排放量和同伴，没有检测到在宽带图像。典型的金属丰度是太阳的10-50%，从较低的红移开始，质量-金属丰度关系有很强的演化。恒星的质量、气体比例和演化阶段在星系之间有很大的差异，质量较小的星系显示出较大的气体比例。与当地宇宙中的观测相反，有效产额随着恒星质量的增加而减少，并在样品的低质量端达到太阳值。这种效应可以通过以SFR量级的速率注入气体来重现。流出是存在的，但不需要解释质量-金属丰度关系。我们的结论是，这些星系中有很大一部分是积极创造恒星后，主要情节的气体流入或合并。
2009-06-03 astro-ph.CO
A Carbon-enhanced Metal-poor Damped Lyman alpha System: Probing Gas from Population III Nucleosynthesis?
我们提出了一个极端的金属贫阻尼莱曼α系统的高分辨率观测，在Z_abs = 2.3400972的类星体J 0035 -0918的光谱，表现出与模型预测的超新星产量的第III星族恒星的丰度模式一致。具体地说，该DLA的[Fe/H] =-3.04，显示出明显的“奇-偶”效应，并且是富C的，[C/Fe] =+1.53，比任何其他阻尼莱曼-α系统中报道的大约20倍。类似于星系晕中碳增强的贫金属恒星（[C/Fe] > +1.0），这是首次报道的碳增强阻尼莱曼α系统。我们确定了12 C质量的上限，M（12 C）< 200太阳质量，这取决于未知的气体密度n（H）;如果n（H）> 1原子/立方厘米（考虑到其低速色散，这对DLA很可能），那么M（12 C）< 2太阳质量，与之前只有少数超新星的污染一致。我们推测，DLAs，如这里报道的一个可能代表的“失踪环节”之间的产量流行III星和他们后来纳入类碳增强的贫金属星，没有增强的中子捕获元素（CEMP没有星）。
2010-12-15 astro-ph.CO
Absorption signatures of warm-hot gas at low redshift: Broad HI Lyman-Alpha Absorbers
我们使用OWLS项目的宇宙学流体动力学模拟子集研究了低红移（z = 0.25）下HI吸收气体的物理状态，特别关注宽（bHI> 40 km/s）HI Lyman-Alpha吸收体（BLA），这些吸收体被认为起源于温热星系际介质（WHIM）中的激波加热气体。我们的基准模型，其中包括重元素的辐射冷却和超新星和活动星系核的反馈，预测到z = 0.25，近60%的气体质量最终达到WHIM的密度和温度特征，我们发现这部分的一半是由于流出。用模拟方法计算的标准HI观测量（HI柱密度分布N_HI、多普勒参数分布b_HI、b_HI-N_HI相关）和BLA线数密度与观测值符合得很好。BLA产生于比产生典型莱曼-阿尔法森林吸收器的气体更热、更高度电离和更富集的气体中。大多数BLA产生于低过密度（log Delta < 1.5）的温热（log（T/K）~ 5）气体中。平均而言，热加宽至少占BLA线宽的60%，这反过来又可以用作气体热状态的粗略指标。在低红移时，可探测的BLA只占WHIM真实重子含量的一小部分。为了检测该气相中的大部分质量，需要比当前紫外光谱仪所实现的灵敏度好至少一个数量级。我们认为，BLAs主要是跟踪气体已被冲击加热和丰富的外流，因此，他们提供了一个很好的理解反馈过程的重要窗口。
2012-07-02 astro-ph.CO
Diffuse Lyman Alpha Haloes around Lyman Alpha Emitters at z=3: Do Dark Matter Distributions Determine the Lyman Alpha Spatial Extents?
利用2128个Ly-a发射体（LAEs）和24个原星系团UV选择星系（LBG）在z=3.1时的Ly-a图像，我们研究了高z星系周围Ly-a晕的表面亮度分布随环境和UV光度的变化。我们发现，Ly-a径向轮廓的斜率变得平坦的Mpc尺度LAE表面密度的增加，但它们几乎是独立的中心紫外光度。Ly-a晕的特征指数标度长度似乎与LAE表面密度的平方成正比（r（Lya）\propto Sigma（LAE）^[2]）。包括弥散扩展的Ly-a晕在内，密集区LAEs的静止坐标系Ly-a等效宽度接近EW_0（Lya）~ 200 A，这是年轻（< 10^7年）星系的最大值。这表明，通过气体流出的冲击压缩或引力气体流入的冷却辐射形成的Ly-a光子可能部分有助于照亮Ly-a晕;然而，它们的大部分Ly-a光度可以通过电离光子的光电离或在中央星系及其周围的HII区域产生的Ly-a光子的散射来解释。不管Ly-a光子的来源是什么，如果Ly-a晕跟踪整个气体结构的暗物质分布，这是不足为奇的Ly-a的空间范围更强烈地依赖于周围的Mpc尺度的环境比中央星系的活动。
2012-04-22 astro-ph.CO
A deep search for molecular gas in two massive Lyman break galaxies at z=3 and 4: vanishing CO-emission due to low metallicity?
我们提出了深IRAM高原德布尔干涉仪（PdBI）的观测，寻找CO排放向两个大规模的，非透镜莱曼break星系（LBG）在z=3.216和4.058。通过一个低显著性的CO检测（3.5 sigma）和一个敏感的上限，我们发现CO线比基于IR和CO光度之间的关系所预期的弱3-4倍，随后是z=0-2.5的类似的大质量星系。这与这些星系具有低金属丰度的情况相一致，导致CO到H_2的转换因子增加，即，较弱的CO发射对于给定的分子（H_2）质量。在z>3时所需的金属丰度低于基本金属丰度关系（FMR）在这些红移下的预测，与独立证据一致。除非我们的星系在这方面是非典型的，否则在z>3的正常星系中检测分子气体可能仍然具有挑战性，即使是ALMA。
2013-09-21 astro-ph.CO
The LBT Bootes Field Survey: I. The Rest-frame UV and Luminosity Functions and Clustering of Bright Lyman Break Galaxies at z~3
我们提出了一个深LBT/LBC U波段成像调查（9 deg 2）覆盖NOAO Bootes领域。选取了14，485个z~3处的Lyman Break Galvanes（LBG），用于测量静止坐标系的紫外光度函数（LF）。与以前的研究相比，大样本量和调查区域减少了由于泊松统计和宇宙方差导致的LF不确定性>3。在明亮的一端，LF显示出与最佳拟合的Schechter函数相比的过剩功率，这可以归因于$z\sim3$类星体的贡献。基于R波段和IRAC [4.5 μ m]波段的通量关系，计算了z~3长周期星系的静止坐标系近红外LF和恒星质量函数（SMF）。我们研究了z~7和z~3之间的紫外LF和SMF的演化，这支持了LBG中的新星形成历史。我们研究了两个明亮LBG样品的空间关联函数，并估算了它们的平均主晕质量。我们发现宿主晕质量与星系恒星形成率（SFR）之间存在着紧密的关系，这一关系遵循了由重子吸积速率预测的趋势，表明LBG中的恒星形成是由重子吸积通过宇宙网提供的。通过比较SFR与总重子吸积率，我们发现宇宙恒星形成效率约为5%-20%，它不随红移，晕质量，星系光度显着演变。
2013-07-18 astro-ph.CO
Constraining the temperature-density relation of the intergalactic medium with the Lyman-$α$ and $β$ forests
星系际介质再电离后的热状态的特征在于温度和密度之间的幂律关系，其斜率由参数$γ$确定。我们描述了一种新的方法来测量$γ$在莱曼- $α$和$β$森林中使用的通量曲率的比率。在给定的红移下，这个曲率比包含了由莱曼- $α$和$β$吸收追踪的不同气体密度的信息。它是相对简单和快速计算，并出现对几个观测不确定性的鲁棒性。我们将这种技术应用到一个样本的27个高分辨率的类星体光谱从甚大望远镜。虽然有前途的统计误差$γ$似乎是可以实现的这些光谱，以达到其全部潜力，在前景莱曼- $α$森林的气体的热状态的曲率比的依赖性将需要进一步的，详细的正演模拟。
2015-11-07 astro-ph.CO
A SINFONI Integral Field Spectroscopy Survey for Galaxy Counterparts to Damped Lyman-alpha Systems - V. Neutral and Ionised Phase Metallicities
气相和恒星金属丰度已被证明是制约星系恒星形成历史的重要参数。然而，与最近恒星形成相关的HII区域可能没有整个星系的典型丰度，并且据信大部分金属可能包含在中性气体中。因此，直接探测中性气体中的金属丰度是很重要的，这可以通过使用背景类星体上的吸收线来完成。最近，我们已经提出了一个小样本的类星体吸收器与HI柱密度测量的阻尼莱曼α阻尼莱曼α范围内的恒星内容的研究。在这里，我们提出的意见，覆盖300纳米到2.5微米的发射线光谱的三个这些吸收星系使用长缝摄谱仪X-射手的VLT。这使我们能够比较中性和电离相金属丰度在相同的对象，并将这些措施可能签署的低金属丰度气体吸积或流出的气体丰富的恒星形成。我们的研究结果表明，沿视线吸收的背景类星体的丰度是可靠的措施，整个星系的金属丰度。除了比较不同阶段的气体丰度，一个潜在的观测结果的差异燃料机制的盘星系是其内部分布的化学丰度。我们提出了一些证据，在这三个系统中的小负金属丰度梯度。平坦的斜率与在气体的两相之间观察到的差异一致。这些结果表明，HI和HII的金属丰度的比较是一个强大的指标，在高红移星系的丰度梯度，并不赞成在这些对象的存在下的新鲜气体的下落。
2013-10-25 astro-ph.CO
Constraining Dust and Molecular Gas Properties in Lyman Alpha Blobs at z~3
为了确定巨大Lyman α星云（所谓Lyman α团块）的辐射光度、尘埃性质和分子气体含量，我们对两个在z ~ 3处有代表性的天体进行了尘埃连续谱和CO谱线的研究：一个由Spitzer MIPS 24 μ m探测器发现的Lyan α团块（LABd 05; Dey等人2005）和Steidel blob 1（SSA 22-LAB 01; Steidel等人2000）。我们发现LABd 05的光谱能量分布可以很好地用活动星系核-星爆复合模板来描述，L（FIR）=（4.0 +/- 0.5）× 10^12 Lsun，与高z亚毫米星系和超亮红外星系相当。新的APEX/LABOCA 870 um测量排除了报告的SSA 22-LAB 01（S[850 um] = 16.8 mJy）在> 4 sigma水平下的SCUBA检测。与此相一致的是，具有约2角秒空间分辨率的超深布雷高原干涉仪（PdBI）观测也未能检测到任何1.2 mm连续源，其分辨率低至每束约0.45 mJy（3 sigma）。结合文献中现有的（亚）mm观测结果，我们得出结论，SSA 22-LAB 01的FIR光度仍然不确定。在两种情况下都没有检测到CO谱线，直到积分通量极限（Snu dV）< 0.25- 1.0 Jy km/s，表明存在中等分子气藏，M（H_2）< 1- 3 x 10^10 Msun。未检出排除了之前在SSA 22-LA…
2011-10-07 astro-ph.CO
Total Molecular Gas Masses of z~3 Lyman-Break Galaxies: CO(1-0) Emission in MS1512-cB58 and the Cosmic Eye
本文报道了利用扩展甚大阵对LUV Lyman-break星系MS 1512-cB 58（z=2.73）和宇宙眼（z=3.07）的CO（1-0）辐射的观测结果。CO谱线发射的强度显示分子气藏的质量分别为（4.6+/-1.1）x 10^8（mu_L/32）^-1（alpha_CO/0.8）Msun和（9.3+/-1.6）x 10^8（mu_L/28）^-1（alpha_CO/0.8）Msun。这些观测结果表明，由于J=3线的亚热激发，气藏比先前基于CO（3-2）观测结果估计的大约30%-40%。这些观测结果还表明气体质量分数为0.46+/-0.17和0.16+/-0.06。宇宙之眼中的CO（1-0）发射在4.5”+/-1.5”的尺度上有轻微的分辨，与以前对星云发射线的研究一致。这表明分子气体与紫外线（UV）中看到的最强烈的恒星形成区域有关。我们没有在~2”分辨率下解析cB 58中的CO（1-0）发射，但发现CO（1-0）发射也与UV最亮发射峰的位置一致。这些星系的气体质量，气体分数，中等CO线激发，和恒星形成效率是一致的，在附近的亮红外星系中发现的。因此，这些观测结果目前代表了对“普通”分子气体含量的最佳限制（即，~L*_UV）z~3恒星形成星系。尽管恒星形成速率相当，但这些年轻的LBG的气体性质似乎与最近发现的光学/红外选择的高z质量，富含气体的恒星形成星系不同，后者更富含气体和质量…
2010-10-20 astro-ph.CO
The molecular gas content of z > 6.5 Lyman-alpha emitters
本文介绍了用绿岸望远镜对两个z> 6.5的莱曼α发射体（LAEs）的CO J=1-0谱线进行灵敏搜索的结果。CO J=1-0的排放没有检测到从任何对象。对于HCM 6A，在z ~ 6.56处，~4.5的透镜放大因子意味着CO未检测对LAE的CO J=1-0线光度和分子气体质量产生严格的约束，L'（CO）<6.1 × 10^9 x（dV/300）^（1/2）K km/s pc^2和M（H_2）<4.9 × 10^9 x（dV/300）^（1/2）x（X（CO）/0.8）Msun。这是迄今为止对于z >~ 6星系所获得的最强极限。对于IOK-1，约束条件的灵敏度稍低，L '（CO）<2.3 × 10^10 x（dV/300）^（1/2）K km/s pc ^2，M（H_2）<1.9 × 10^10 x（dV/300）^（1/2）x（X（CO）/0.8）Msun。在HCM~6A中没有检测到CO J=1-0发射，其估计的高恒星形成率，尘埃消光和透镜放大率使其成为这种搜索的最佳高z LAEs之一，这意味着典型的z >~ 6 LAEs可能具有明显低于大质量亚毫米星系和超亮红外类星体的CO线光度。这是由于分子气体含量明显较低或CO到H_2的转化因子较高。
2009-04-08 astro-ph.CO
Neutral gas in Lyman-alpha emitting galaxies Haro 11 and ESO 338-IG04 measured through sodium absorption
上下文星系的莱曼α发射线是寻找高红移星系，从而探测早期宇宙结构的重要工具。然而，该线的共振性质及其对尘埃和中性气体的敏感性仍然没有完全了解。目标。我们目前的速度测量，覆盖分数和光学厚度的中性气体在两个著名的本地蓝色紧凑星系，显示莱曼α的发射：ESO 338-IG 04和哈罗11。因此，我们测试观测的假设，莱曼α可以逃脱通过中性气体的多普勒频移的共振。方法.我们目前的积分场光谱从GIRAFFE/阿格斯摄谱仪在VLT/火焰在帕拉纳尔，智利。出色的波长分辨率使我们能够通过H-α发射和Na D吸收准确测量电离气体和中性气体的速度，H-α发射和Na D吸收分别追踪电离介质和冷星际气体。我们还提出了独立的测量与VLT/X-射手摄谱仪证实了我们的结果。结果对于ESO 338-IG 04，我们没有测量到中性气体的显著偏移。最佳拟合速度为-15（16）km/s。对于Haro 11，我们看到以44（13）km/s的速度从结B流出，并以32（12）km/s的速度向结C下落。基于Na-D吸收线的相对强度，我们估计在所有三种情况下中性气体的低覆盖分数（下降到10%）。结论. Na D吸收可能发生在具有比Ly-alpha散射发生的地方更高的柱密度的致密团块中。尽管如此，我们发现流出的中性气体和高莱曼α逃逸分数之间没有很强的相关性。因此，这两个星系的莱曼α光子很可能是由于低柱密度和/或覆盖率而逃逸的。
2013-03-08 astro-ph.CO astro-ph.GA
Suppression of HD-cooling in protogalactic gas clouds by Lyman-Werner radiation
研究表明，在高红移的无金属气体中，HD分子可以有效地形成，坍缩成大质量的原星系晕。HD的辐射冷却可以使气体温度降低到宇宙微波背景的温度T_CMB=2.7（1+z）K，大大低于仅用H_2冷却可达到的几百K的温度，从而降低了第一代恒星的质量。在这里，我们考虑抑制HD冷却的紫外线照射在莱曼-沃纳（LW）带。我们考虑了H_2和HD的光解离，计算了H_2和HD的自屏蔽和H_2对HD的屏蔽。我们使用一个简化的动力学塌缩模型，并遵循的化学和热演化的气体，在紫外背景的存在下。我们发现，J_crit = 1 e-22 erg/cm^2/sr/s/Hz的LW通量能够抑制HD冷却，从而阻止坍缩的原始气体达到低于100 K的温度。当J>J_crit时，HD冷却不足的主要原因是H_2的部分光解，它阻止了气体达到足够低的温度（T<150 K），使HD成为主要的冷却剂;直接HD光解除了在很窄的通量和柱密度范围内是不重要的。由于阻止HD冷却只需要部分H_2的光解离，临界通量J_crit是适中的，并且低于红移z=10-20时宇宙恢复所需的紫外背景。我们的结论是，HD冷却可以减少典型的恒星的质量，只有在罕见的晕形成之前的时代的再电离。
2010-09-06 astro-ph.CO
Galactic winds - How to launch galactic outflows in typical Lyman-break galaxies
我们进行流体动力学模拟的一个年轻的星系盘嵌入在一个热的气体晕典型的莱曼break星系（LBG）的参数。我们考虑到由于暗物质晕，恒星隆起和恒星和气体盘的（静态）引力势。恒星的形成是由当地的肯尼库特-施密特定律。我们简化的星际介质的结构，限制计算域的25日的全方位角，有效地假设大规模的轴对称和忽略任何螺旋结构的影响，并专注于大规模的ISM驱动程序，超级气泡。超新星是随机触发的，并有几十到几百个预设的事件大小。我们进一步研究了不同的晕气体压力和能量注入方法。我们的许多模拟星系，但不是全部，发展双极外流。我们通过质量和能量流出率来描述流出的强度，并研究了模型细节变化的影响。我们发现，超新星如果包含在更大的超级气泡中会更有效。光环气体的重量和压力能够熄灭银河系的外流。在恒星形成密度超过临界值的区域，风从一系列超级气泡中出现。超气泡以略超音速的速度膨胀到气体晕中，产生与在LBG周围观察到的反射系统具有相似特征的辐射激波。
2013-06-13 astro-ph.CO
The Dynamical Masses, Densities, and Star Formation Scaling Relations of Lyman Alpha Galaxies
我们提出了第一个动力学质量测量莱曼α星系在高红移，基于速度色散测量从静止帧光发射线和大小测量从HST成像，从四个调查的9个星系的样本。这些测量使我们能够在星系标度关系的背景下研究莱曼α星系的性质。由此产生的动力学质量范围从1 e9到1 e10太阳质量。我们还将恒星星族模型拟合到我们的样本中，并使用它们来绘制恒星质量与线宽关系的莱曼α样本。总的来说，莱曼α星系很好地遵循了在较低红移下观测恒星形成星系所建立的标度关系（不考虑莱曼α发射），尽管在1/3的莱曼α星系中，较低质量的拟合也是可以接受的。在所有情况下，动力学质量符合已建立的恒星质量线宽关系。使用动态质量作为气体质量的上限，我们表明，莱曼阿尔法星系类似星爆（而不是“正常”的星系）的气体质量表面密度和恒星形成活动之间的关系，尽管相对温和的恒星形成率。最后，我们研究了这些星系的质量密度，并表明它们未来的演化可能需要耗散（“湿”）合并。简而言之，我们发现莱曼阿尔法星系是大星爆的低质量表亲。
2013-01-14 astro-ph.CO
A SINFONI Integral Field Spectroscopy Survey for Galaxy Counterparts to Damped Lyman-alpha Systems - IV. Masses and Gas Flows
典型星系的环星系介质（CGM）对于我们理解气体进出星系的循环至关重要。探测CGM的一种方法是研究星系周围的气体，通过它们在背景类星体光谱中产生的吸收线来探测。在这里，我们提出了中等分辨率和新的~0.4角秒分辨率（~3千秒差距在z~1）的三维观测与VLT/SINFONI的星系负责高N（HI）类星体吸收。这些数据允许详细确定对象的运动学：四个z~1对象被发现是旋转支持的预期从倾斜的磁盘，而第五个z~2系统是分散为主。其中两个系统有相互作用和合并的迹象。此外，我们使用几个指标（单位面积的恒星形成，发射和吸收运动学的比较，参数的基础上的倾斜度和方向的吸收体的类星体的视线和金属的分布），以确定的方向的气体流入和流出这些星系。在某些情况下，我们的观察结果与吸收中看到的气体是一致的，这是由于物质与它们的晕共同旋转。在朝向Q1009-0026和Q2222-0946的吸收星系的情况下，这些指示器指向在吸收中追踪的外流的存在。
2013-09-17 astro-ph.CO
Angular momentum loss of primordial gas in Lyman-alpha radiation field
我们目前的结果上施加的辐射阻力的各向同性和均匀的背景Lya光子的中性气体云内的HII区域周围的人口III恒星的不同质量的轨道。多普勒频移导致在云的方向上移动的光子和与其相反的光子之间的频率差，导致云在运动方向上的净动量损失。我们发现，在z=20、质量为120 Msun的第III星族恒星附近（r <~ 3 kpc），v_θ <~ 20 km/s的气体的角动量在~ 10^6年内损失了一半。辐射阻力是云速度的强函数，在v ~ 20 km/s处达到峰值，反映了光子截面的频率依赖性。速度大于100 km/s的云在10^8年的时间尺度上会释放角动量。在较低的红移下，辐射阻力变得无效，因为HII区的Lya光子密度降低了（1+z）^[3]倍，即使对于低速云，在大于10^8年的时间尺度上也会损失角动量。我们的结果表明，在z > 10和v ~ 20 km/s时，气体云存在辐射阻力损失角动量的最佳点。与作用在典型气体云上的动力摩擦力相比，辐射阻力是影响轨道的主要效应。我们认为这种效应可以抑制第一星系中扩展气体盘的形成，并有助于星系中心和中心黑洞附近的气体吸积。
2014-03-12 astro-ph.CO
Small-scale structure and the Lyman-$α$ forest baryon acoustic oscillation feature
莱曼- $α$森林中的重子声学振荡（BAO）特征是在红移z~2.5时宇宙膨胀率的关键探测之一，而这一时间远在暗能量被认为具有动力学意义之前。BAO作为标准标尺的一个关键优势是它是一个尖锐的特征，因此比其他宇宙学探测器更能抵抗宽带系统效应。然而，如果莱曼- $α$森林传输对重子相对于暗物质的初始流动速度敏感，那么BAO峰位置可以移动。在这里，我们研究这种敏感性，使用一套流体动力学模拟的小区域的星系际介质的范围内的盒子大小和物理假设;每个模拟从运动解耦时期（z~1059）的初始条件开始，经历从中性气体到再电离时的电离气体热演化的离散变化（z~8），最后处理成$α$森林透射通量立方体。流动速度抑制小尺度结构，导致再电离后较不剧烈的弛豫。在低红移处，由于电离相的温度演化是收敛的，气体分布和温度-密度关系的变化更为微妙。在BAO规模的变化估计为0.12%的顺序在z=2.5，一些主要的不确定性和未来的改进途径进行了讨论。对于即将进行的DESI Lyman- $α$森林调查，预测的流速度变化将是次显性但不可忽略的影响（$0.26σ$级），并且超过宇宙方差下限。希望这项研究将激励更多的理论工作的幅度的BAO转变，无论是在莱曼- $α$森林和其他示踪剂的大尺度结构。
2017-10-31 astro-ph.CO
The Small Covering Factor of Cold Accretion Streams
星系形成的理论模型预测星系通过冷模吸积获得大部分重子。对高红移星系的观测，虽然显示出无处不在的外流，但到目前为止还没有发现令人信服的预测冷流的痕迹，这被解释为对当前模型的挑战。使用高分辨率，放大光滑粒子流体动力学模拟莱曼break星系（LBG）晕结合电离辐射转移，我们量化的覆盖因子的冷流在z = 2 - 4。我们特别关注莱曼极限系统（LLS）和阻尼Ly-alpha吸收体（DLAs），它们可以通过使用背景星系或类星体视线的吸收光谱来探测，并且与低电离金属吸收体密切相关。我们发现，这些系统的覆盖因子是相对较小的，并随着时间的推移而减少。在z = 2时，模拟星系维里半径内的DLA覆盖因子约为3%（在两倍投影距离内约为1%），主要来自星系本身。LLS的相应值为~10%和~4%。由于它们的小覆盖因子相比，为了单位覆盖分数预期的星系风，冷流自然是占主导地位的流出堆叠光谱。我们的结论是，现有的观测结果与冷模吸积的预测是一致的，并概述了有前途的运动学和化学诊断分离出的银河系吸积和反馈的签名。
2011-01-19 astro-ph.CO
The physical properties of z>2 Lyman limit systems: new constraints for feedback and accretion models
我们研究了从莱曼极限系统（LLS）的高色散光谱调查中选出的157个光学厚吸收线系统在红移~1.8-4.4处的均匀样品的物理性质。通过多电离模型和贝叶斯技术，我们推导出后验概率分布函数的密度，金属丰度，温度和尘埃含量的吸收气体。我们发现z>2的LLS高度电离，电离参数在-3<log U<-2之间，这取决于HI柱密度。LLS的特点是温度低（T<5x10^4 K），并存在于灰尘少的环境中。在z~2.5-3.5之间，对于假设的紫外背景，约80%的LLS的物理密度在n（H）~10^-3.5-10^-2 cm^-3之间，但我们要注意的是，电离参数和辐射场强度之间的简并性妨碍了对LLS密度和大小的可靠推断。相反，金属丰度估计对电离校正背后的假设不太敏感。z>2处的LLS的特征在于大于4个数量级的宽单峰分布，峰值在log Z/Zsun~-2处。LLS是贫金属的，比DLA的富集程度低得多，约70%的金属丰度PDF低于log Z/Zsun<-1.5。log N（HI）>19的超级LLS的金属丰度中值随着红移而迅速变化，在z~2.1-3.6（~1.5 Gyr）之间增加了10倍。基于这个样本，我们发现z=2.5-3.5的LLS占UV选择星系产生的所有金属的约15%。对星系冷气吸积和金属抛射理论的意义也进行了讨论。
2015-11-05 astro-ph.CO astro-ph.GA
Multiphase Gas In Galaxy Halos: The OVI Lyman-limit System toward J1009+0713
在利用哈勃太空望远镜的宇宙起源光谱仪观测低红移星系晕的过程中，我们偶然发现了一个位于类星体J1009+0713（z_em = 0.456）附近z_abs = 0.3558的强O_VI莱曼极限系统。它的静止坐标系等效宽度为W_r = 835 +/- 49 mA，这是在任何低红移类星体视线中探测到的最高的介入吸收体，其静止坐标系中的吸收跨度为400 km/s^-1。HST/WFC 3星系场的图像显示，吸收体与两个星系有关，位于类星体视线的14和46千秒差距处。由HI追踪的吸收气体的大部分存在于两个强的共混组分组中，其具有总logN（HI）= 18 - 18.8。的离子比和柱密度的C，N，O，Mg，Si，S，和Fe，除了O VI，可以容纳到一个简单的光电离模型中，扩散，低金属晕气体暴露于光电离场从恒星在附近的星系，传播到晕在10%的效率。我们将金属丰度严格限制在0.1 - 1 Zsun的范围内，光电离模型间接表明太阳下金属丰度为0.05 - 0.5 Zsun。强O VI和9 Mg II组件的外观和我们在文献中对类似系统的回顾支持高速O VI的“界面”图片：O VI的总强度与低电离气体中检测到的组件数量呈正相关，但是O VI柱的总密度仍然远远超过界面模型中检测到的云数量的预期值。
2011-03-27 astro-ph.CO
The kinematics of ionized gas in Lyman-Break Analogs at z ~ 0.2
我们目前的结果为19个“莱曼Break类似物”（LBA）观察与凯克/OSIRIS与AO辅助的空间分辨率小于200 pc。我们探测到卫星/同伴、漫射发射和速度切变，所有这些都具有高的信噪比。这些星系呈现出非常高的速度色散沿视线（-70公里秒-1），远远高于标准的恒星形成的低红移宇宙中的螺旋。我们人为地将我们的数据红移到z - 2.2，以便与高z LBG的观测结果进行直接比较，并发现两个样本之间惊人的相似性。这表明，要么是相似的物理过程负责其观察到的属性，或者，这是非常困难的，以区分不同的机制，在低与高红移星爆星系的基础上，现有的数据。紫外/光学连续谱中的形态与我们的动力学分析之间的比较经常表明，两者本身都不足以确认或完全排除最近合并事件的贡献。我们发现的运动学性质和恒星质量之间的相关性，在更大的星系显示出更强的证据盘状结构。这表明了恒星质量的积累和星系内部形态和动力学子结构的形成之间的共同进化过程。
2010-09-24 astro-ph.CO
A SINFONI Integral Field Spectroscopy Survey for Galaxy Counterparts to Damped Lyman-alpha Systems - II. Dynamical Properties of the Galaxies towards Q0302-223 and Q1009-0026
星系将其气体转化为恒星的过程的细节需要研究，以便获得星系形成的完整图像。解决这些现象的一种方法是将HI气体和星系中的恒星联系起来。在这里，我们提出了阻尼和亚阻尼莱曼-α系统的动力学特性，在H-α发射与VLT/SINFONI在近红外波长。虽然发现朝向Q 0302 -223的DLA是分散主导的，但朝向Q1009-0026的子DLA显示出明显的旋转特征。我们使用一个替代圆速度来估计亚DLA所在的晕的质量，并发现M_halo=10^12.6 M_sun。我们还导出了这些天体的动力学质量，发现M_dyn=10^10.3 M_sun和10^10.9 M_sun。对于两个系统中的一个（朝向Q 0302 -223），我们能够从光谱能量分布拟合中导出M *=10^9.5 M太阳的恒星质量。这个物体中的气体分数是1/3，与这些红移的类似物体相当。我们的工作表明，对类星体吸收体的详细研究可以为我们对恒星与星系中星际气体相互作用的认识提供全新的见解。
2010-08-31 astro-ph.CO
Kinematics of Gas in Lyman Alpha Nebulae
探索Ly-alpha星云（斑点）的起源需要测量它们的气体运动学，而只有共振的光学粗LyA线是不可能的。为了定义相对于斑点系统速度的气体运动，LyA线必须与像Halpha这样的光学细线进行比较，Halpha不会因辐射转移效应而发生太大变化。我们使用Magellan/MagE和VLT/SINFONI获得了Yang等人样品中两个最亮的LyA斑点的光学和近红外光谱。LyA和H α线都证实了这些斑点位于巡天红移z~2.3处。在每个斑点内，我们探测到几个Halpha源，它们大致对应于HST图像中看到的星系。Halpha探测结果表明，这些星系有很大的内部速度色散（130 - 190 km/s），在一个系统（LAB 01）中，它们的速度差约为440 km/s。在斑点内存在多个星系，以及这些星系的大速度分散和大相对运动，与我们以前的发现一致，即LyA斑点居住在大质量的暗物质晕中，这些晕将演变成今天典型的丰富星系团。为了确定嵌入星系附近的气体主要是下沉还是流出，我们比较了LyA和H α线中心，发现在LAB 01中LyA没有偏移（Δ LyA =+0 km/s），而在LAB 02中红移仅为+230 km/s。这些偏移与莱曼破裂星系相比很小，莱曼破裂星系的平均速度为+450 km/s，延伸到大约+700 km/s。我们测试和排除最简单的入流模型和那些流出模型与超级/超风，这需要大的流出速度。由于气体分布的几…
2011-04-18 astro-ph.CO
Lyman-alpha Heating of Inhomogeneous High-redshift Intergalactic Medium
在再电离期之前的星系际介质（IGM）主要由中性氢气组成。早期恒星产生的Ly-alpha光子共振散射氢原子，导致辐射场和气体之间的能量交换。这种相互作用的结果在适度加热的气体由于反冲的原子散射后，这是非常感兴趣的未来研究的预再电离IGM在HI 21厘米线。我们调查的影响，这Ly-alpha加热的IGM与线性密度，温度和速度扰动。由于Ly-alpha光子的热传导，小于光子扩散长度的扰动可以被阻尼。阻尼发生的尺度和这种效应的强度取决于气体的各种性质，Ly-alpha光子的通量以及光子频率在散射时重新分布的方式。为了找到相关的长度尺度和Ly-alpha加热影响微扰的程度，我们通过数值求解线性化玻尔兹曼方程来计算气体加热速率，其中散射由福克-普朗克近似处理。我们发现：（1）微扰对气体加热速率增加了一个小的修正;（2）温度微扰的衰减发生在同向波数k>10^4 Mpc^{-1}的尺度上，这比金斯尺度小得多，因此不太可能对观测到的21 cm信号产生实质性影响。
2013-12-12 astro-ph.CO
Detecting Lyman Alpha Emitters in the Sub-millimeter
使用的结果从以前开发的莱曼阿尔法/连续生产/传输和灰尘富集模型莱曼阿尔法发射器（LAEs），宇宙SPH模拟的基础上，我们评估其灰尘再处理的亚毫米（submm）辐射的可探测性。由于超新星（而不是演化的恒星）控制着尘埃的形成和破坏过程，LAE相对于本地星系来说是相对少尘的：它们的尘气比很低（是银河系尘气比的0.05倍），尽管它们的金属丰度相对较高，大约是太阳值的10-50%。使用导出的逃逸分数的紫外（UV）连续光子，我们计算的紫外光度吸收尘埃和重新发射的远红外。LAE亚毫米级的通量与它们的Lyman α光度相关：在我们模拟的样品中，在z=（5.7，6.6）的LAE（LogL_α> 43.1的那些）中，约有（3%，1%）在850微米（最佳探测波段）处的通量超过0.12 mJy，因此用ALMA在5 σ处仅用1小时的积分时间就可以探测到。这样的探测将为了解这些最遥远星系的物理条件打开一扇新的窗户。
2009-12-07 astro-ph.CO
Pressure Support vs. Thermal Broadening in the Lyman-alpha Forest I: Effects of the Equation of State on Longitudinal Structure
在低密度星系际介质（IGM）中，气体的温度和密度是紧密相关的。热加宽的速度尺度和穿过气体金斯尺度的哈勃流具有相似的量级（Hlambda_J ~ sigma_th）。为了分离的气体压力支持和热加宽的Lya森林的影响，我们比较光谱提取的两个平滑粒子流体动力学（SPH）模拟演化不同的光电离加热速率（从而不同的金斯尺度），施加不同的温度-密度关系的演变粒子分布。通量功率谱和通量自相关函数的转换尺度主要由热展宽决定，而不是由压力决定。然而，对压力的不敏感性部分来自于具有倾斜温度-密度关系的抵消效应（在我们的模拟中T ~ rho^{0.6}）：在较冷、较低压力的模拟中的高密度峰值比在较热的模拟中的高密度峰值更少地被压力支持平滑，并且正是这种较高密度的气体经历最强的热加宽。热展宽和压力支持的变化对通量概率分布（PDF）有非常重要的影响，它直接响应于气体过密度分布，而不是平滑的尺度。低分辨率模拟的测试表明，我们的统计结果收敛，即使在这个较低的分辨率。虽然热加宽一般占主导地位的Lya森林的纵向结构，我们在纸II，压力支持决定了横向相干的森林观察到接近类星体对。[删节]
2010-01-23 astro-ph.CO
Star Formation from DLA Gas in the Outskirts of Lyman Break Galaxies at z~3
在哈勃超深空V波段图像中，我们发现莱曼破裂星系（LBG）周围存在空间扩展的低表面亮度辐射，对应于z~3静止帧FUV光，这是一种敏感的恒星形成率（SFR）测量方法。我们发现在z~3处分子气体的覆盖率不足以解释LBG外围的辐射，而在高红移处中性原子占主导的氢气的覆盖率则足以解释LBG外围的辐射。我们开发了一个理论框架，将LBG周围的这种发射与中性H I气体的预期发射联系起来，即，阻尼莱曼α系统（DLAs），使用Kennicutt-Schmidt（KS）关系。假设在LBG外围观测到的FUV辐射来自于以原子为主的氢气中的原位恒星形成，结果表明，在z~3处，这种气体中的SFR效率比基于局域KS关系的预测低10到50倍。在z~3处原子占主导的气体中的总SFR密度被限制为从LBG内部区域观察到的密度的~10%。此外，在LBG外围的原位恒星形成产生的金属产生的金属丰度与DLAs相当，这是一个可能的解决DLAs的“缺失金属”问题的方法。最后，原子占主导地位的气体在高和低的红移星系的外围有类似的减少SFR效率，是符合相同的幂律。
2011-05-24 astro-ph.CO astro-ph.GA
A cosmic web filament revealed in Lyman-alpha emission around a luminous high-redshift quasar
对宇宙结构形成的模拟预测，星系嵌入在一个“宇宙网”中，其中大多数重子以稀薄和高度电离的气体形式存在。这种材料已经研究了几十年的吸收背景源，但这些固有的一维探针的稀疏性排除了对底层网络的三维形态的直接约束。在这里，我们报告观测到的宇宙网细丝莱曼α发射，发现在宇宙气体荧光“照明”明亮的类星体在z=2.3的调查。射电宁静类星体UM 287周围的莱曼-α辐射预计大小约为460千秒差距，远远超出了任何可能的相关暗物质晕的维里半径。从观测到的辐射估计星云的冷气质量至少是宇宙学模拟通常发现的质量的十倍，这表明在当前的数值模型中可能缺少一个亚千秒差距大小的星系际气体团。
2014-01-17 astro-ph.CO astro-ph.GA
Inspiraling Halo Accretion Mapped in Lyman-$α$ Emission around a $z\sim3$ Quasar
为了寻找$z\sim3$类星体周围数百kpc尺度的环星系和星系间气体中的Ly $z\sim3$发射，从而确定发射气体的物理性质，我们已经开始了一个广泛的快速调查与多单元光谱探测器（MUSE）：类星体快照观测与MUSE：搜索扩展紫外发射（QSO博物馆）。在这项工作中，我们报告了在$z=3.164$的类星体SDSS~J102009.99+104002.7周围发现了一个巨大的Ly $α$星云（ELAN），随后我们进行了更深层次的MUSE观测。这个ELAN跨越$\sim297$投影的千秒差距，具有平均Ly $α$表面亮度${\rm SB}_{\rm Lyα}\sim 6.04\times10^{-18}$ erg s $^{-1}$ cm $^{-2}$ arcsec $^{-2}$（在$2σ$等照度线内），并且与另外四个先前未知的嵌入源有关：两个Ly $α$发射体和两个微弱的活动星系核（一个1型和一个2型类星体）。通过映射在高意义的视线速度在整个观察到的结构，我们揭示了一个大规模的相干旋转状图案跨越$\sim300$公里秒$^{-1}$的速度色散的$<270$公里秒$^{-1}$，我们解释为一个签名的吸入吸积的子结构内类星体的主机晕。未来的多波长数据将补充我们的MUSE观测，并且绝对需要完全验证这样一个复杂的系统。尽管如此，我们的观测揭示了新的灵敏积分场摄谱仪的潜力，它可以在年轻宇宙中大…
2017-09-24 astro-ph.CO astro-ph.GA
Constraining Reionization with Lyman Alpha Emitting Galaxies
中性弥漫星系际气体存在于再电离时期（EoR）抑制了背景星系发射的莱曼α（Lya）通量。在这一章中，我总结了越来越多的观测支持的说法，星系在z>6时发射的Lya光子被干预的HI气体抑制。我描述的关键物理过程中影响Lya转移EOR。我认为，尽管与这个复杂的多尺度问题的不确定性，在Lya发射星系在z=0-6的数据强烈表明，观察到的减少Lya流量从星系在z>6是由于额外的干预HI气体。主要的问题是，在扩散中性IGM中，这种额外的HI气体占多大比例。我总结了如何在现有的和即将到来的仪器未来的调查，预计将大大减少现有的观测不确定性。有了这些改进的数据，我们将有可能确定Lya发射星系的再电离。
2015-11-04 astro-ph.CO astro-ph.GA
The Keck+Magellan Survey for Lyman Limit Absorption III: Sample Definition and Column Density Measurements
我们提出了一个光学厚气云的吸收线调查-莱曼极限系统（LLS）-观察在高色散的凯克和麦哲伦望远镜上的光谱仪。我们测量了157个LLS的中性氢NHI的柱密度和相关的金属线跃迁，z=1.76-4.39，限制在10^17.3 < NHI < 10^20.3。离子比率的经验分析表明，随着NHI的降低，气体的电离状态增加，并且大多数LLS高度电离，证实了先前的预期。Si^+/H^0的比值跨越了近四个数量级，这意味着气体金属丰度存在很大的离散性。这些LLS中只有不到5%没有金属过渡的阳性检测;到z~3时，几乎所有密度足以表现出非常高的莱曼极限不透明度的气体都已被重元素污染。我们增加了新的测量LLS的小子集（~5-10），可能有超太阳丰度。高的Si^+/Fe^+比值表明α-增强介质，而Si^+/C^+比值并没有表现出之前在Lya森林中推断的超太阳增强。
2015-06-29 astro-ph.CO astro-ph.GA
Constraints on the gas masses of low-z damped Lyman-$α$ systems
本文报道了用绿岸望远镜（GBT）在$z \approx 0.1$上对三个阻尼和亚阻尼莱曼- $α$吸收体（DLAs）的红移HI 21 cm辐射进行的深搜索。没有证据表明红移HI 21厘米的发射信号中获得的GBT光谱的两个吸收器，与第三呈现无法使用的地面干扰的数据。未探测到HI 21 cm发射对相关星系的HI质量产生了很强的约束，在$z = 0.0830$朝向J1553+3548的亚DLA处的M $_{\rm HI} < 2.3 \times 10^9 \times (ΔV/100)^{1/2}$ M $_\odot$，以及在$z = 0.0963$朝向J1619+3342的DLA处的M $_{\rm HI} < 2.7 \times 10^9 \times (ΔV/100)^{1/2}$ M $_\odot$，其中$ΔV$是HI 21 cm线宽，单位为km s $^{-1}$。这延续了在所有低$z$ DLA和亚DLA中发现的低HI质量的趋势，这些DLA和亚DLA已经被搜索用于红移HI 21 cm发射。因此，具有相对较低HI柱密度（$\lesssim few \times 10^{20}$ cm $^{-2}$）的低红移吸收体通常不会出现在富含气体的大质量星系中。
2014-06-06 astro-ph.CO astro-ph.GA
Tidally offset neutral gas in Lyman continuum emitting galaxy Haro 11
本研究通过21厘米谱线成像邻近再电离类比星系Haro 11，发现并合相互作用使中性氢整体偏移星系中心约6千秒差距，揭示了星系相互作用可同时提升莱曼连续谱产生量并推动其逃逸，为理解宇宙再电离机制提供新依据。
2023-12-19 astro-ph.CO astro-ph.GA
Abundant Heavy Black Hole Seeds from Moderate Lyman-Werner Radiation
University of Toledo（托莱多大学）；Columbia University（哥伦比亚大学）；Flatiron Institute（平顿研究所）；Georg-August-Universität Göttingen（哥廷根大学）
研究高红移类星体对应的重黑洞种子形成机制，通过65套宇宙学模拟提出估算第三星族星质量的方法，发现中等莱曼-沃纳背景下重黑洞种子形成环境更普遍。
2026-08-17 astro-ph.CO astro-ph.GA
Three Lyman-alpha emitting filaments converging to a massive galaxy group at z=2.91: discussing the case for cold gas infall
我们在COSMOS场中发现了一个直径为300kpc的巨大Lya星云，它位于Z = 2.91的大质量星系群RO-1001的中心。凯克宇宙网成像仪的观测揭示了三个冷气体细丝汇聚到其~4 × 10^13 Msun暗物质晕的势阱中心，ALMA和NOEMA观测发现，恒星形成的速度为1200 Msun/年。星云的形态学和运动学特性以及Lya光谱中蓝移成分的普遍性与气体吸积的情况一致。活动星系核活动的上限和整体能量学支持重力作为Lya的主要动力来源，而下沉作为气体流入系统的主要来源。虽然解释上的困难仍然存在，外流和可能也光电离与随后的重组仍然发挥作用，这一发现提供了一个可以说是一个理想的环境，定量测试模型的冷气体吸积和星系喂养内一个活跃的恒星形成的大质量晕在高红移。
2021-02-22 astro-ph.CO astro-ph.GA
Re-examining the case for neutral gas near the redshift 7 quasar ULAS J1120+0641
最近，第一个已知的$z \sim 7$类星体ULAS J1120+0641的莱曼- $α$发射线被阻尼翼吸收衰减的迹象，为中性IGM提供了令人兴奋的证据。这个期待已久的再电离信号部分是根据类星体的莱曼- $α$发射线的通量不足推断出来的，而这种通量不足是基于对低红移类星体的复合预测。根据其C IV发射线特性选择复合样品;然而，正如Mortlock等人的原始研究所指出的，与ULAS J1120+0641相比，复合样品在C IV中包含轻微的速度偏移。在这里，我们测试这个偏移是否可能与莱曼- $α$发射线的预测强度有关。我们确认了显著性（$\sim 10$ %，r.m.s.）Mortlock等人发现的具有给定C IV速度和等效宽度的类星体的Lyman- $α$通量的散射。我们进一步发现，在选择的更接近ULAS J1120+0641的C IV性质的低红移天体中，其Lyman- $α$发射落在观测到的通量分布范围内。在较低的红移类星体中，我们发现ULAS J1120+0641落在观测到的Lyman- $α$发射线强度分布范围内。这表明，阻尼翼吸收可能不存在，潜在地削弱了中性气体在这个物体周围的情况。因此，可能需要z $>$ 7类星体的更大样本来建立IGM中性部分在这些红移处的更清晰的图像。
2015-07-16 astro-ph.CO astro-ph.GA
The impact of gas bulk rotation on the lyman-alpha line
我们提出的辐射转移计算结果来衡量气体体旋转的形态上的莱曼$α$发射线在遥远的星系的影响。我们将星系建模为一个具有均匀的尘埃和氢混合物的球体，温度恒定。这些球体经历固体旋转，最大速度在0-300 \kms范围内，中性氢光学深度在$τ_{\rm H}=10^{5}-10^{7}$范围内。我们考虑两种类型的源分布在球：中心和均匀。我们的主要结果是，旋转引入了依赖的线形态与视角和旋转速度。视线平行于旋转轴的观测产生与静态情况类似的线形态。对于垂直于旋转轴的视线，线中心处的强度和线宽都随旋转速度而增加。沿着同一视线，在接近静态情况下线宽一半的旋转速度下，线变成单峰。值得注意的是，我们发现，旋转不会引起任何空间各向异性的积分线通量，逃逸分数或散射的平均数。这是因为通过旋转固体的莱曼α散射的过程与静态情况相同。唯一的区别是来自球体中相对于观察者移动的不同区域的多普勒频移。这使我们能够推导出一个解析近似的视角依赖的新兴光谱，作为旋转速度的函数。
2014-09-17 astro-ph.CO astro-ph.GA
Prospects for Observing the low-density Cosmic Web in Lyman-alpha Emission
用Lyman- $α$辐射绘制星系际介质（IGM）图将获得关于重子大尺度分布的前所未有的层析成像信息，并可能对紫外背景和与星系形成相关的各种反馈过程提供新的约束。在这里，我们使用宇宙学流体动力学模拟检查莱曼- $α$发射的IGM由于碰撞激发和重组的存在下的紫外背景。我们专注于大尺度结构的细丝中的气体，其中莱曼- $α$辐射转移效应预计是温和的。在低密度的发射主要是由于荧光再发射的电离UV背景由于重组，而碰撞激发占主导地位，在较高的密度。我们讨论了当前和未来的观测设施来检测这种发射的前景，并发现宇宙网的细丝的发射通常由嵌入其中的晕和星系主导，而不是由晕外的低密度细丝气体主导。直接检测灯丝气体需要在ELT上使用类似于MUSE的仪器进行很长时间的曝光。我们最稳健的预测作为下限，表明这在较低的红移（$z \lesssim 4$）时挑战性稍小。我们还发现，在我们的模拟观察中，字段之间存在大量的方差。高红移的原星系团是观测Lyman- $α$发射中的自发IGM最有希望的环境。
2021-03-23 astro-ph.CO astro-ph.GA
The impact of Lyman-$α$ emission line heating and cooling on the cosmic dawn 21-cm signal
考虑到增强的Ly $α$光子线发射人口III占主导地位的恒星系统在第一个形成的星系，我们显示在$10<z<30$的21厘米宇宙黎明信号可能会大大不同于标准的情况。如果星系内的HII区域是复合束缚的，那么来自星系的Ly $α$光子的能量传递可能会加热星系际气体，或者如果被晕内部的风变红，那么气体的冷却速度会比绝热膨胀更快。在某些情况下，在$15<z<25$可能会达到接近$-500$ mK的21厘米天线温度差，类似于EDGES 21厘米宇宙黎明实验检测到的特征。
2020-06-26 astro-ph.CO astro-ph.GA
Radiative transfer of Lyman-$α$ photons at cosmic dawn with realistic gas physics
本研究通过自洽蒙特卡洛RT模拟，首次在无传统假设下计算宇宙黎明Lyman-$α$光子辐射转移，发现气体整体运动对21厘米信号影响最大（RMS差异38%），各向异性散射影响最小（<3%），为高精度模型提供依据。
2024-11-14 astro-ph.CO astro-ph.GA
The Impact of Neutral Intergalactic Gas on Lyman-$α$ Intensity Mapping During Reionization
我们提出了高红移Ly $α$强度场的第一个模拟，解释了星系际介质（IGM）中的散射。使用三维蒙特卡罗辐射转移代码，我们发现，LY $α$散射平滑的LY $α$强度在小尺度上的空间波动，这种平滑的空间依赖性强烈依赖于平均中性分数的IGM。我们的模拟发现，$k=0.1-1~{\rm Mpc^{-1}}$的再电离的强烈影响，与$P_{\rm Lyα}\propto k^{-1.5}$相比，$\bar{x}_{\rm HI} = 0.63$的$P_{\rm Lyα}\propto k^{-1.75}$和$\bar{x}_{\rm HI} = 0.86$的$P_{\rm Lyα} \propto k^{-2.2}$。在波数为$k>1 ~ {\rm Mpc^{-1}}$的情况下，我们发现该信号对来自星系的出射Ly $α$谱线轮廓很敏感。我们还表明，Ly $α$强度图和未来的星系红移调查之间的交叉相关性可以检测到大尺度上的仪器类似SPHEREx，并在广泛的尺度范围内的CDIM静脉中的一个假设的强度映射仪器。
2018-07-09 astro-ph.CO astro-ph.GA
The Physical Nature of the Most Metal-Poor Damped Lyman Alpha Systems
利用高分辨率、大尺度的LAOZI宇宙学模拟研究了$z=3$上贫金属（${\rm [Z/H]<-2}$）阻尼莱曼α系统（mpDLA）的性质.下面是mpDLAs的物理图像。大多数mpDLAs位于距主星系中心$\ge 20$ ~kpc的区域，这些区域是来自星系际介质的下沉冷气流，下沉速度为$\sim 100$ km/s，温度为$\sim 10^{4}$ K。对于每个宿主星系，平均而言，半径$150$ ~kpc范围内大约$1\%$的区域被mpDLAs覆盖。mpDLAs是相对弥散的（$n_{\rm{gas}} \sim 10^{-2}$ cm $^{-3}$），金斯准稳定的，并且有非常低的恒星形成率（$\dotΣ \le 10^{-4} M_{\odot} \rm{\ yr}^{-1} \rm{\ kpc}^{-2}$）。当mpDLAs向内迁移到星系中心时，它们在这个过程中与高金属丰度气体和恒星流出物混合，将自己从贫金属类别中去除，并使星系的中心（$\le 5$ kpc）区域没有mpDLAs。因此，主星系的中心区域主要由富含金属的DLAs而不是mpDLAs组成。模拟的mpDLAs的所有观测值都与观测值非常吻合，除了气体密度，它比观测推断的值低约10倍。然而，观测推断值是基于简化的假设，而这些假设在模拟中没有得到证实。
2016-01-22 astro-ph.CO astro-ph.GA
Lyman-alpha radiation pressure: an analytical exploration
我们研究辐射压力，由于莱曼α线光子，获得和探索的解析表达式的力乘数，$M_F(N_H, Z) = F_α/(L_α/c)$，作为一个函数的气柱密度，$N_H$，和金属丰度，$Z$，为无尘和多尘介质，采用WKB的方法为后一种情况。还获得了用于模拟以体积速度$v$移动的非静态介质的频率偏移发射的解决方案。我们发现，在静态介质中，Ly $α$压力在很宽的参数范围内（$16 < \log N_H < 23$ ; $-4 < \log[Z/Z_\odot] < 0$）占主导地位的光电离和尘埃介导的紫外辐射压力。例如，在标准（低$Z$）恒星形成云中，它将其他两种力放大10（300）倍。因此，与以前的研究一致，我们得出的结论是，Ly $α$压力起着主导作用的气体周围的发光源的初始加速，必须实施星系形成，演化和外流模型和模拟。
2021-03-26 astro-ph.CO astro-ph.GA
Tracing ionized gas kinematics in Lyman-Break Analogs. Implications for star formation compactness and outflow properties
Universidad de La Serena（拉塞雷纳大学）；Instituto de Astrofísica de Andalucía (CSIC)（安达卢西亚天体物理研究所）；Centro de Estudios de Física del Cosmos de Aragón (CEFCA)（阿拉贡宇宙物理学研究中心）；INAF - Osservatorio Astronomico di Roma（意大利国家天文台罗马天文台）；Michigan Institute for Data Science, University of Michigan（密歇根大学数据科学研究所）
研究通过分析14个低质量紫外光致亮Lyman断裂类比体的电离气体动力学，发现恒星形成紧凑性与出流性质的关系，揭示了反馈过程的重要性。
2025-11-24 astro-ph.CO astro-ph.GA
