The End of an Era - The Population III to Population II Transition and the Near Infrared Background
只有少数几种方法可以通过观测来限制再电离时代和高红移（z>6）恒星的性质。在这里，我们将讨论这些观测之一-近红外背景光谱-以及它是如何受到从第三族到第二族恒星过渡的潜在影响。来自第三星族大质量恒星的更强的莱曼-α辐射可能会导致近红外背景光谱的“凸起”（在这项工作中称为莱曼-α凸起）。这个隆起的强度和形状可以揭示第三星族恒星的性质。如果第三星族恒星质量更大，并且红移更低，莱曼α碰撞预计会更高。凸点的形状取决于恒星的形成速率和第三星族恒星过渡到第二星族恒星所需的时间。如果第三星族恒星确实是大质量的，那么只要第三星族恒星存在于z < 15的位置，就可以预测到碰撞，即使它们的恒星形成速率低至10^-7 M_sun/年^-1 Mpc^-3。这意味着在z ~ 6的近红外背景中可能有一些小的无金属气体形成的第三族恒星的观测特征，即使它们非常罕见。
2013-06-11 astro-ph.CO
A SINFONI Integral Field Spectroscopy Survey for Galaxy Counterparts to Damped Lyman-alpha Systems - III. Three Additional Detections
我们报告了三个新的SINFONI探测类星体吸收体的H-α发射线，其中两个是新的鉴定。这些目标是在log N（HI）>19.0的系统样本中，通过高分辨率光谱测量金属丰度。被探测到的星系的碰撞参量从类星体的视线范围从6到12千秒差距。我们推导出两个吸收体在z_abs~1处的恒星形成率为每年几个太阳质量，而DLA在z_abs~2处的恒星形成率为每年17个太阳质量。在16个DLA和亚DLA（5个在z_abs~1，7个在z_abs~2）的样本中发现这三个检测。对于其余未被探测到的星系，我们推导出对应于SFR<0.1- 11.0太阳质量/年的通量极限，这取决于吸收体的红移和数据的深度。当结合以前的结果，从我们的调查星系对应HI选择的吸收剂，我们发现一个更高的概率检测系统具有更高的金属跟踪无尘[Zn/H]金属丰度。我们还报告了更高的检测率与SINFONI的宿主星系在z_abs~1比系统在z_abs~2。使用NII/H-alpha比值，我们可以比较相同高红移天体的吸收和发射金属丰度，使这种测量方法可能的系统数量增加一倍以上。
2011-10-04 astro-ph.CO
Population III Star Formation During and After the Reionization Epoch
在黑暗时代，星族III恒星的形成从通过分子氢冷却的小晕（~10^6 Msun）转变为通过Ly-alpha冷却的更大质量的晕（~10^8 Msun），因为莱曼-沃纳背景逐渐淬灭了分子氢冷却。最终，原始恒星形成的两种模式都被IGM的化学富集所抑制。我们提出了一个全面的模型，根据人口III恒星形成的模式，是基于分析计算和宇宙学模拟相结合。我们的特点的过渡从无金属恒星形成的第一个人口II集群的平均区域的宇宙和银河系的祖先的属性。最后，我们强调了在未来的深空巡天，如LSST中观测到红移z~6的Ly-alpha冷却晕内第III星族恒星爆炸的可能性。
2010-06-23 astro-ph.CO
VLT-VIMOS integral field spectroscopy of luminous and ultraluminous infrared galaxies III: the atlas of the stellar and ionized gas distribution
LIRG和ULIRGs在高红移时的数量要比本地的多得多，在红移~1 - 2时控制着恒星形成率密度。因此，它们是了解星系如何在宇宙时间中形成和演化的重要对象。我们的目标是表征恒星连续谱的形态和来自本地源的电离气体（H_alpha）的发射，并研究它们与源的动力学状态和红外光度的关系。我们使用光学（5250 - 7450毫微米）积分场光谱（IFS）数据的38个源的样本，采取了VIMOS仪器，在VLT。我们提出了一个图集的IFS图像的连续发射，H_α发射，和H_α等效宽度的样品。H_α图像经常显示出在连续谱中不可见的扩展结构，如旋臂、潮汐尾、环中的HII区，其距离核区可达几kpc。的连续和H_α图像的形态的基础上的C_{2kpc}参数，它测量的中心2千秒差距内的发射浓度进行了研究。H_alpha图像的C_{2kpc}值高于我们样本中大多数（85%）物体的连续谱值。另一方面，我们样本中的大多数天体（约62%）的H_α发射超过一半在中心2kpc之外。在C_{2kpc}的值和源的红外光度之间没有发现明显的趋势。另一方面，我们的研究结果表明，在提前合并和早期阶段的相互作用的恒星形成比孤立的对象更集中。我们比较了H_α和红外辐射作为恒星形成活动的示踪物。我们发现，即使在考虑红化效应后，用H_α光度法得到的恒星形成率通常低于用红外光度法得到的恒星形成率。
2010-09-02 astro-ph.CO
The HETDEX Pilot Survey III: The Low Metallicities of High-Redshift Lyman Alpha Galaxies
我们介绍了Keck/NIRSPEC光谱观测的三个莱曼α发射星系（LAEs）在z ~ 2.3发现的HETDEX试点调查。我们检测到Halpha，[OIII]，和Hbeta发射从两个星系在z = 2.29和2.49，指定HPS 194和HPS 256，分别代表第一次检测到多个静止帧光学发射线的星系在高红移选择的基础上，他们的莱曼α发射。来自这些星系的Lyman α辐射的红移向系统红移偏移，对于HPS 194，Δ v = 162 +/- 37（光度）+/- 42（系统）km/s，对于HPS 256，Δ v = 36 +/- 35 +/- 18 km/s。对HPS 194的一种解释是，它的星际介质可能正在发生大规模的外流。发射线比率意味着两个LAE都没有活动星系核。使用[NII]发射的上限，我们对Z < 0.17和< 0.28 Zsol（1 σ）的这两个LAE中的气相金属丰度进行了有意义的限制。通过光谱能量分布（SED）拟合（分别为~ 10^10和6 x 10^8 Msol）测量这些天体的恒星质量，我们研究了质量金属丰度平面中LAEs的性质。这两个LAE中至少有一个似乎比在相同的红移和恒星质量下连续选择的恒星形成星系更缺乏金属，这意味着表现出莱曼α发射的物体可能比一般星系人口的化学物质更少。我们使用这两个星系的SED表明，忽略发射线时，拟合恒星星族模型所观察到的测光可能会导致高估的人口年龄…
2011-01-07 astro-ph.CO
The First Galaxies: Signatures of the Initial Starburst
随着詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）的发射，在未来十年内将有可能探测到z > 10的第一批星系发出的辐射。我们对z = 12.5的10^8 M_Sun矮星系中的Population III（Pop III）星暴进行了宇宙辐射流体动力学模拟。在假设恒星星族在星暴的前300万年不演化的条件下，计算了不同恒星形成效率和恒星初始质量函数（IMF）下复合线H_alpha，Ly_alpha和He II 1640的亮度和等效宽度（EW）.虽然在星系中心100 pc的气体中只有<40%是光电离的，但我们发现大质量恒星的光加热引起了强烈的动力学响应，这导致了氢复合线发射的光度与恒星总质量之间的弱相关性。然而，由于He II电离光子的逃逸分数很低，He II 1640发出的光度与恒星总质量的相关性要强得多。He Ⅱ 1640的光度与Ly_alpha或H_alpha的光度之比在许多情况下是IMF的一个很好的指示。对100颗M_Sun Pop III恒星组成的星团，观测到的通量比为F_1640/F_Ha ~ 1，对25颗M_Sun Pop III恒星组成的星团，观测到的通量比为F_1640/F_Ha ~ 0.1。He II 1640发射线的EW是最可靠的IMF指标，对于大质量和超大质量的Pop III IMF，其值分别在~ 20埃和~ 200埃之间变化。即使是在第一个矮星系中明亮的Pop III恒星爆发…
2009-06-03 astro-ph.CO
IGM Constraints from the SDSS-III/BOSS DR9 Ly-alpha Forest Flux Probability Distribution Function
Ly $α$森林传输概率分布函数（PDF）是研究星系际介质天体物理，特别是星系际介质温度-密度关系的一个重要工具。我们测量了SDSS数据发布9的3393个重子振荡光谱巡天（BOSS）类星体的透射PDF，并与模拟光谱进行了比较，其中包括对噪声，连续性和天体物理不确定性的仔细建模。在$\langle z \rangle = [2.3,2.6,3.0]$测量的BOSS传输PDF与从模拟光谱创建的PDF进行比较，所述模拟光谱从对IGM温度-密度关系$γ$和平均密度下的温度$T_0$进行采样的一套流体动力学模拟绘制，其中$T(Δ) = T_0 Δ^{γ-1}$。我们发现，一个显着的人口的部分莱曼极限系统的列密度分布斜率为$β_\mathrm{pLLS} \sim -2$需要解释的数据在低传输端的传输PDF，而不确定性的平均LY $α$森林传输影响高传输端。经过建模的LLS和边缘化的平均传输的不确定性，我们发现，$γ=1.6$最好的描述了我们的整个红移范围内的数据，虽然对$T_0$的限制受到系统的不确定性。在我们的模型框架内，等温或反转的温度-密度关系（$γ\leq 1$）在超过4 $σ$的显著性上是不利的，尽管这可能会被我们没有建模的宇宙学和天体物理学的不确定性所削弱。
2014-12-05 astro-ph.CO
Non-thermal processes in standard big bang nucleosynthesis: III. Reactions with slow nuclei and the overall effect
本文完善大爆炸核合成非热过程系列研究，将两类非麦克斯韦粒子纳入反应网络分析其效应，发现其可小幅提升锂丰度预测精度，虽不改变标准BBN图景，但为解决宇宙学锂问题提供了路径。
2025-11-19 astro-ph.CO
The visibility of Lyman Alpha Emitters during reionization
我们提出了第一个莱曼阿尔法Ehrman（LAE）的研究，结合：（一）宇宙SPH模拟运行使用GADGET-2，（二）辐射转移模拟（CRASH），和（iii）以前开发的LAE模型。这个完整的LAE模型占的内在LAE莱曼阿尔法/连续光度，尘埃富集和莱曼阿尔法传输通过星系际介质（IGM），量化的影响，再电离，尘埃和速度场的莱曼阿尔法和紫外光度函数（LF）。我们发现，一个模型忽略灰尘严重未能再现所观察到的莱曼阿尔法和紫外线LF的斜率或幅度。为了同时拟合观测到的UV和Lyman α LF，需要用成团尘埃来拟合，使得Lyman α到连续光谱的固有亮度被增强了f_α/f_c ~ 1.5（3.7），不包括（包括）特殊速度。包括速度场的较高值出现，因为LAE驻留在大的势阱中，并且流入减少了它们的莱曼α透射。这是第一次发现IGM的电离态和高红移星系内尘埃的聚集之间存在简并。在z ~ 5.7处的Lyman Alpha LF可以很好地被IGM平均中性氢分数范围（3.4/10^3 ~ 0.16）所重现（误差在5 sigma以内），前提是通过更电离的IGM的Lyman Alpha透射率的增加被来自星系的Lyman Alpha逃逸分数的减少所补偿，因为尘埃吸收。LAEs的物理特性，以及所采用的假设的讨论。
2010-02-04 astro-ph.CO
The association between gas and galaxies III: The Cross-correlation of Galaxies and Ly-alpha Absorbers at z ~ 1
我们测量了低柱密度Ly-alpha吸收体与红移z ~ 1的星系之间的二维两点关联函数Xi_AG。我们从HST STIS E230 M吸收光谱中测量了红移z=0.68到1.51之间的Ly-alpha吸收体，总红移路径长度为Δ z=1.08，朝向类星体HE 1122-1648（z=2.4）和PKS 1127-145（z=1.187）。Ly-alpha吸收剂的柱密度范围为13.2< log（N_HI（cm^-2））<17.4，中位柱密度为log（N_HI）=14.0。在VLT使用FORS 2摄谱仪进行的R星等限制巡天（21.5<R_Vega<24.5）中，在这两颗类星体周围6.8' x 5.7'的视场内，共识别出193个星系的红移，其中95个高于关联函数中使用的最小红移z=0.68。当145个Ly-alpha星云-星系对在红移空间中进行分组时，发现了3 sigma的上限Xi_AG=2.8，它们分别位于投影间距和视线距离上的Δ sigma=1.0，Δ pi=2.0 h^-1 Mpc的分组中。在相同的红移范围内，互相关的上限比星系自相关的中心峰值低5.4 sigma，Xi_GG在我们的数据中等于10.7+/-1.4。因此，我们第一次证明了低柱密度吸收体与红移为1的星系之间的成团比相同红移的星系之间的成团要弱。
2010-02-08 astro-ph.CO astro-ph.GA
Keck Spectroscopy of Faint 3 < z < 7 Lyman Break Galaxies: III. The Mean Ultraviolet Spectrum at z=4
本文给出并讨论了81个B带丢失的莱曼Break Galeries（LBG）样品的平均静止坐标系紫外光谱，这些LBG的平均红移为z=3.9，视星等z_AB<26。大部分的个人光谱是从我们正在进行的调查，在货物领域与凯克DEIMOS摄谱仪，我们已经扩大了我们的样本与公布的数据与FORS 2采取的VLT。总的来说，我们在光谱诊断中发现了与Shapley等人（2003年）在z=3时对LBG进行的早期更广泛的调查中发现的趋势相似的趋势。具体来说，我们发现低电离吸收线，跟踪中性流出气体的存在是较弱的星系具有较强的莱曼α发射，蓝紫外光谱斜率，较低的恒星质量，较低的紫外光度和较小的半光半径。这与恒星形成驱动中性气体流出的物理图像是一致的，中性气体散射莱曼α并产生强的低电离吸收线，同时增加恒星质量、大小、金属丰度和星系的尘埃含量。因此，典型的星系在较早的时间（较高的红移）会有较强的莱曼α发射和较弱的低电离吸收。事实上，我们在z=4的平均光谱显示出比z=3弱一些的低电离吸收线，并且在更高的红移处的可用数据表明低电离吸收强度随着红移而迅速下降。我们认为，减少低电离吸收可能是由于覆盖分数和/或速度范围的流出中性气体在早期的时代减少。我们的持续调查将使我们能够更可靠地将这些诊断扩展到更高的红移，并确定电离光子逃逸分数的影响，这决定了早期星系在宇宙再电离中的作用。[删节]
2011-11-22 astro-ph.CO
The ESO UVES Advanced Data Products Quasar Sample - III. Evidence of Bimodality in the [N/alpha] Distribution
我们在这里报告的氮和$α$ -捕获元素（O，S和Si）的丰度在18阻尼赖氨酸$α$吸收剂（DLAs）和子DLAs从ESO-UVES先进数据产品（EUADP）数据库的研究。我们报告了9个新的测量值，5个上限和4个下限的氮，当编译与现有的氮测量从文献中，使一个样本的108个系统。此处提供的扩展样本证实了先前研究中提出的[N/ $α$ ]双峰行为。四分之三的系统显示$\langle$ [N/ $α$ ] $\rangle=-0.85$（$\pm$ 0.20 dex），四分之一的比率聚集在$\langle$ [N/ $α$ ] $\rangle= -1.41$（$\pm$ 0.14 dex）。高[N/ $α$ ]高原与矮不规则和蓝色致密矮星系的HII区域一致，但扩展到较低的金属丰度，可以解释为中等质量恒星的初级氮生产的结果。低[N/ $α$ ]值是在任何天体物理学站点观测到的最低值。尽管如此，用本仪器可以测量更低的值，但我们没有发现它们低于[N/ $α$ ] $\approx$ $-1.7$。这表明在[N/ $α$ ]丰度中存在一个底，这与N和Si的同步增加一起可能表明在相对年轻或未演化的系统中快速旋转的大质量恒星的主要氮生产。
2014-07-31 astro-ph.CO astro-ph.GA
The UDF05 Follow-up of the Hubble Ultra Deep Field. III. The Luminosity Function at z~6
在本文中，我们提出了一种新的应用极大似然方法，通过探索五个最深的HST/ACS领域，即，HUDF、两个UDF 05字段和两个GOODS字段。我们使用了最新改进的数据产品，这使得我们的结果比以前的研究更加稳健。我们使用未分箱的数据，从而最佳地利用数据集中包含的信息。我们专注于分析的完整性大于50%的幅度限制，以避免可能的大错误，在微弱的端部斜率是难以量化的。我们还考虑到散射和辍学的样本，由于光度误差定义为每个对象的概率，它属于辍学的样本。我们发现与z~ 6LF最佳拟合的Schechter参数为：α = 1.87 +/- 0.14，M* = -20.25 +/- 0.23，phi*=1.77^{+0.62}_{-0.49} * 10^{-3} Mpc^{-3}。如此陡峭的斜率表明，星系，尤其是暗星系，可能是宇宙中红移为6的电离光子的主要来源。我们还结合了来自z~6处的所有研究的结果，以达到95%置信水平的一致性，即-20.45 ≤ M* ≤-20.05和-1.90 ≤ α ≤-1.55。在z~6和z~5之间，光度密度没有明显的变化，但在z~6到z~3之间，光度密度有明显的变化。
2011-06-06 astro-ph.CO
X-ray Background at High Redshifts from Pop III Remnants: Results from Pop III star formation rates in the Renaissance Simulations
由于X射线具有较长的平均自由程，因此X射线在大尺度上的加热和电离过程将对星系际介质（IGM）的性质产生重大影响。在高红移时，来自星族（Pop）III双星的X射线可能对宇宙再电离和莱曼α森林有重要影响。作为我们之前关于Pop III双星X射线的工作（Xu et al. 2014）的延续，我们使用来自Renaissance Simulations的Pop III分布和演化，这是第一个星系形成的一套自洽宇宙辐射流体力学模拟，以计算红移范围20 > z > 7.6的X射线光度密度和背景。由于我们发现Pop III恒星的形成以一个低的、几乎恒定的速率持续到再电离的结束，与其他可能的X射线源相比，X射线正在以显著的速率持续产生，如活动星系核和正常的X射线双星在同一时期。我们估计，Pop III双星产生约6电子伏特的能量在X射线每氢原子。计算了不同单色光子能量下的X射线本底。KeV的X射线会发生红移并积累，从而产生一个强的X射线背景光谱，其范围大约为500 eV。X射线背景强到足以将IGM加热到~ 1000 K，并使几个百分比的中性氢蒸发。这些影响是重要的中性氢超精细过渡21厘米线签名的理解，Ly α森林，和光学厚度的CMB汤姆逊散射。
2016-10-07 astro-ph.CO astro-ph.GA
HST Emission Line Galaxies at z ~ 2: Comparing Physical Properties of Lyman Alpha and Optical Emission Line Selected Galaxies
比较了HETDEX先导巡天和窄带研究中发现的z ~ 2 Lyman α发射星系（LAEs）与HST WFC 3红外光栅光谱仪发现的z ~ 2光学发射线星系（oELG）的物理和形态特征。这两组星系在恒星质量（7.5 < logM < 10.5），大小（0.5 < R < 3.0 kpc）和恒星形成速率（~1 < SFR < 100）方面都有相同的范围。值得注意的是，最常用的物理和形态参数的比较-恒星质量，半光半径，紫外线斜率，恒星形成率，椭圆率，最近邻距离，恒星形成表面密度，特定的恒星形成率，[O III]光度和[O III]等效宽度-显示人口之间没有统计学上的显着差异。这表明控制Ly-alpha从z ~ 2恒星形成星系逃逸的过程和条件并不依赖于这些量。特别是，缺乏对紫外线斜率的依赖表明，Ly-alpha发射并没有受到星际介质中弥漫尘埃的显著调制。我们开发了一个简单的模型，连接LAES所有高红移恒星形成星系的Ly-alpha逃逸依赖于通过星系的视线。使用该模型，我们发现Ly-alpha逃逸的平均立体角为2.4+/-0.8球面度;该值与其他研究计算的值一致。
2015-12-09 astro-ph.CO astro-ph.GA
The Planetary Nebula Luminosity Function: Pieces of the Puzzle
对[O III] 5007发射谱线的河外巡天观测，为我们提供了大型均匀行星状星云的绝对谱线强度。这些数据已经被用来解决一系列问题，从测量河外距离尺度到研究恒星星族。我回顾了我们目前对[O III]行星状星云光度函数（PNLF）的理解，并讨论了影响其结构的一些物理过程。我还描述了H-alpha PNLF的特性，乍一看，这个函数看起来与[O III] PNLF相似，但它包含了一组非常不同的对象。最后，我讨论了最近的测量α，在一个恒星星族中发现的PNe的数量，该人口的热光度归一化。我表明，与预期相反，在积极的恒星形成螺旋发现的α值基本上是相同的，在晚型椭圆和透镜状系统测量。我将讨论这个结果如何揭示行星状星云现象的物理学。
2009-09-24 astro-ph.CO astro-ph.GA
Constraining the Variation in Fine-Structure Constant Using SDSS DR8 QSO Spectra
我们报告了对精细结构常数α = e^2/（hbar*c）的可能变化的一个强有力的限制，α = e^2/（hbar*c）是用O III 4959，5007类星体的星云发射线得到的。我们发现Δ-α/α =-（2.1 +/- 1.6）x 10^（-5）是基于斯隆数字巡天数据第8版中精心挑选的2347个类星体样本，其中0.02 < z < 0.74。我们的结果与在大约7 Gyr的2 x 10^（-5）水平上的不变α相一致。这是迄今为止用于限制阿尔法变化的河外天体的最大样本。虽然这种约束不像使用多重峰方法确定的约束那样严格，但它不受各种系统效应的影响。与之前的研究（Bahcall et al. 2004）相比，此处实现的Δ-α/α改善约为4倍，这与基于此处使用的14倍大样本的预期一致。这表明误差主要由统计不确定性决定。我们还发现对应于O III 5007 A和4959 A谱线的跃迁几率比为2.933+/-0.002，与美国国家标准与技术研究所的测量结果非常一致。
2013-12-18 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Observational challenges in Ly-alpha intensity mapping
星系的强度图对星系的累积线辐射很敏感。因此，它代表了一个有前途的技术，统计研究的星系比传统的星系调查的极限星等暗淡。强氢Ly-alpha线是这样的实验的主要目标，因为它的强度与恒星形成活动和星际（ISM）和星系间（IGM）介质的物理状态有关。然而，为了提取有意义的信息，必须解决前景星系的干涉线所造成的混乱问题。我们在这里讨论了针对z > 4源的Ly-alpha IM实验的挑战。我们发现，Ly-alpha功率谱可以在原则上容易地（勉强）获得与40厘米的空间望远镜在几天的观察时间，z < 8（z = 10）假设的interloping线（如H-α，[O II]，[O III]线）可以有效地删除。我们表明，可以通过使用辅助光度星系调查与限制AB mag 26在近红外波段（Y，J，H，或K）的闯入者被删除。这将使得能够检测来自5 < z < 9个微弱源的Ly-alpha信号。然而，如果[C II] IM实验是可行的，通过互相关的Ly-alpha与[C II]信号的星系调查所需的深度可以减少到AB等24。这将使未来密切协同工作的设施的检测触手可及。
2016-05-18 astro-ph.CO astro-ph.GA
Cosmic density field reconstruction from Ly-alpha forest data
本文提出了一种新的、快速的方法，通过对高红移类星体吸收谱中透射通量的统计来恢复密度场。所提出的技术需要计算Ly-alpha森林区域中透射通量（P_F）的概率分布函数，并且作为唯一的假设，需要物质密度场（P_Delta）的概率分布函数的知识。我们发现，通量和物质密度的概率密度守恒揭示了一个通量密度（F-Delta）的关系，可以用来反转的Ly-alpha森林没有任何假设的星系际介质的物理性质。我们通过以下步骤在z=3时测试我们的反演方法：[i]模拟P_Delta已知的合成光谱样本; [ii]计算P_F; [iii]通过F-Delta关系反演Ly-alpha森林。当我们的技术应用于仅10个观察到的光谱时，其特征在于信噪比S/N >= 100，提供了在>~ 90%的视线中的密度场的精确（在>~ 50%的像素中的相对误差Δ <~ 12%）重建。最后，我们讨论了该方法的优点和局限性。
2011-01-26 astro-ph.CO stat.AP
Baseline Metal Enrichment from Population III Star Formation in Cosmological Volume Simulations
我们利用流体动力学和N体程序{ \small GIZMO}，结合我们新开发的子网格Population~III（Pop~III）Legacy模型，研究了在$z>7$的Pop~III星形成的基线金属富集。在这个理想化的数值实验中，我们只考虑Pop~III星的形成。我们发现我们的模型Pop~III恒星形成率密度（SFRD）在$z\sim10$附近的$\sim 10^{-3}\ {\rm M_\odot yr^{-1} Mpc^{-1}}$处达到峰值，与以前的数值研究结果吻合得很好，并且与观测到的Pop~II SFRD的估计值一致。Pop~III的平均金属丰度从$z=25-7$开始平稳上升，但直到$z\simeq7$才达到恒星形成模式中Pop~III向Pop~II转变所需的临界金属丰度值$Z_{\rm crit}=10^{-4}\ Z_\odot$。这表明，虽然个别晕可以抑制现场Pop~III星的形成，外部富集是不足以终止全球Pop~III星的形成。在恒星形成暗物质晕中，Pop~III恒星形成的最大富集量为$Z\sim10^{-2}\ Z_\odot$，而在外部富集晕中发现的最小富集量为$Z\gtrsim10^{-7}\ Z_\odot$。最后，我们模拟的富含Pop~III金属的IGM的模拟观测结果与$z=7.04$上的一个贫金属阻尼莱曼α（DLA）系统的观测结果相似，该系统被认为仅由P…
2018-01-17 astro-ph.CO astro-ph.GA
Can the 21 cm signal probe Population III and II star formation?
利用不同的星族（Pop）III和II星在z>6时的恒星形成率（SFR）模型，我们得到了来自星系间介质（IGM）的全球21 cm信号的预期红移历史。为了恢复观测到的宇宙微波背景（CMB）的汤姆逊散射光学厚度，需要Pop III星在z ~ 15处的SFR为~ 10^-3 Msun/yr/Mpc ^3，Pop II星在z ~ 7处的SFR为~ 10^-1 Msun/yr/Mpc ^3。在SFR由Pop III星主导的情况下，IGM由于超新星的加热而在z > 12的CMB上方迅速加热。此外，来自Pop III恒星晕的莱曼α光子将自旋温度与气体的自旋温度耦合，导致深度吸收信号。如果SFR是由Pop II星主导的，IGM会慢慢加热，并在z ~ 10处超过CMB温度。然而，更大的和变化的部分流行III星是能够打破这种简并。我们发现，当初始质量函数（IMF）斜率为-1.2时，Pop III型星的IMF对21 cm信号的影响会使21 cm信号提前变为正信号。用下一代射电望远镜如平方公里阵列测量z > 10的21厘米信号将能够研究Pop III和Pop II恒星对全球恒星形成率的贡献。
2015-01-05 astro-ph.CO astro-ph.GA
Nebular Emission Line Ratios in z~2-3 Star-Forming Galaxies with KBSS-MOSFIRE: Exploring the Impact of Ionization, Excitation, and Nitrogen-to-Oxygen Ratio
本文介绍了作为Keck重子结构巡天（KBSS）的一部分，利用Keck/MOSFIRE对380个恒星形成星系在z~2-3处的静止光学（3600-7000埃）星云光谱进行的详细研究。KBSS-MOSFIRE的样本代表了这些红移的恒星形成星系，恒星质量M*=10^9-10^11.5 M_sun，恒星形成速率SFR=3-1000 M_sun/yr。我们专注于对单个星系的许多强诊断发射线的稳健测量：[O II] 3727，3729，[Ne III]3869，H-β，[O III] 4960，5008，[N II] 6549，6585，H-α和[S II] 6718，6732。与斯隆数字巡天（SDSS）和KBSS-MOSFIRE子样本的典型本星系观测结果的比较表明，高红移星系除了在log（[O III]/H-beta）和log（[N II]/H-alpha）方面的众所周知的偏移外，还表现出许多显著的差异。我们认为，z~2.3星系中H II区与z~0星系中H II区的主要区别是星云激发程度的增强，这可以用[O III]/H-β和R23=log[（[O III]+[O II]）/H-β]来衡量。同时，KBSS-MOSFIRE星系的质量比z~0星系大10倍，具有相似的电离光谱，并且在固定激发下具有更高的N/O（可能伴随着更高的O/H）。这些结果表明，在固定的N/O和O/H相对于典型的z~0星系，铁贫…
2017-01-24 astro-ph.CO astro-ph.GA
