The anatomy of an extreme starburst within 1.3Gyr of the Big Bang revealed by ALMA
我们提出了进一步的分析[CII] 158 $μ$ m精细结构线和热尘埃连续辐射的原型极端星暴/活动星系核集团在早期宇宙，BRI 1202-0725在$z=4.7$，使用阿塔卡马大毫米阵列。该星系群以其一个近距离分离的（投影为26 kpc）FIR超亮类星体宿主星系和一个光学模糊的亚毫米星系（SMG）而闻名。一个简短的ALMA测试观测揭示了一个丰富的实验室，用于研究早期宇宙中集群大质量星系形成所涉及的无数过程。基于这些观测，Wagg等人（2012）早些时候报道了SMG和类星体的强[CII]发射。在这封信中，我们更详细地研究了ALMA观测的成像结果，包括速度通道图像，位置-速度图和线矩图像。我们目前的[CII]发射的检测从两个LY $α$选择星系的组中，展示了相对容易的ALMA可以检测到的[CII]发射从低恒星形成率星系在高红移。[CII]发射的成像显示了SMG上清晰的速度梯度，可能表明旋转或尺度为$\sim 10$ kpc的更复杂的动力系统。在类星体的光谱和图像中有证据表明，类星体和SMG之间可能有一个向西南方向的外流，以及更多的扩展发射（一个“桥梁”），尽管后者可能只是来自Ly $α$ -1的发射，在目前观测的有限空间分辨率下与类星体的发射混合。这些结果提供了一个前所未有的观点，一个主要的合并气体丰富的星系驱动极端的星爆和活动星系核吸积在大质量星系和超大质量黑洞的形成过程中的1.3 …
2012-12-20 astro-ph.CO
ALMA Reveals Weak [NII] Emission in "Typical" Galaxies and Intense Starbursts at z=5-6
我们报告的[NII] 205 μ m的精细结构线发射从一个有代表性的样品的三个星系在z=5-6使用阿塔卡马大（分）毫米阵列（ALMA）的干涉测量。这些星系以前在[CII]和远红外连续辐射中被探测到，并且在恒星形成率（SFR）上跨越了近两个数量级。我们的结果表明，在宇宙时间的前十亿年，星系的电离星际介质至少存在两种不同的性质，这两种性质由它们的L_[CII]/L_[NII]比值区分开来。我们在一个典型的L*_UV恒星形成星系中发现了与[CII]相比极低的[NII]辐射（L_ [CII]/L_[NII]=68 [+200/-28]），这可能与低尘埃丰度和低金属丰度直接或间接（通过其对辐射场的影响）有关。在我们的样品中，红外发光的中等恒星形成的Lyman Break星系（LBG）具有典型的局部恒星形成星系的电离气体分数（L_[CII]/L_[NII]<=20），并显示了其电离气体分数在扩展的气体库中的空间变化的证据。极端SFR、温暖和致密的尘埃星暴AzTEC-3的电离率高于其恒星形成率面密度（L_[CII]/L_[NII]=22+/-8）的预期值，表明在这类星系中[NII]主要追踪扩散的电离介质，而不是恒星形成的HII区。这个最高红移的[NII]探测样本为电离和中性气体建模尝试以及z=5-6时“正常”星系和星爆中的星际介质结构提供了一些第一个限制。
2016-09-15 astro-ph.CO astro-ph.GA
[CII] line emission in massive star-forming galaxies at z=4.7
我们介绍了阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列（ALMA）的[CII] 157.7微米精细结构线和热尘埃连续辐射的观测，从一对富气体星系在z=4.7，BR 1202 -0725。这个系统由一个明亮的类星体宿主星系和一个明亮的亚毫米星系（SMG）组成，而一个较暗的恒星形成星系也在4”（25 kpc）区域内空间重合。这三个星系都是在亚毫米级连续光谱中被探测到的，这表明两个最明亮的天体的远红外线光度超过了10^13 Lsun。SMG和类星体宿主星系都被探测到[CII]线发射，亮度分别为L（[CII]）=（10.0 +/-1.5）x10^9 Lsun和L（[CII]）=（6.5+/-1.0 x10 ^9 Lsun。我们估计了北面的星暴SMG的光度比L（[CII]）/L（FIR）=（8.3+/-1.2 x10 ^-4），类星体宿主星系的光度比L（[CII]）/L（FIR）=（2.5+/-0.4 x10 ^-4），这与之前高红移研究的结果一致，即类星体的[CII]与FIR的光度比要低于星暴星系。第三个较暗的天体，其通量密度为S（340 GHz）= 1.9+/-0.3 mJy，与Ly-Alpha发射体重合，并在HST ACS F775 W和F814 W图像中被探测到，但在H波段没有清晰的对应物。即使这第三个伴星的红移与BR 1202 -0725不同，类星体和SMG也代表了大爆炸1.3 Gyr内的大质量、…
2012-05-18 astro-ph.CO
Testing the starburst/AGN connection with SWIRE X-ray/70 micron sources
我们探索X射线源的性质与70微米对应物中选择的SWIRE领域ELAIS-N1，洛克曼洞和钱德拉深场南，其中钱德拉X射线数据可用。共选择了28个红移区间为0.5<z<1.3的X射线/70微米源。X射线光度和X射线谱的形状表明这些源是活动星系核。对光学到远红外光谱能量分布的模拟表明，其中大多数（27/28）具有强烈的星暴成分（每年超过50个太阳质量），在红外中占主导地位。结果发现，样品源的X射线和红外光度是广泛相关的，与活动星系核活动和恒星形成之间的联系一致。与活动星系核和星系共同演化的一些模型的预测相反，样品中的X射线/70微米源在X射线波长处并不比总的X射线群更模糊。它还发现，X射线/70微米的源有较低的特定的恒星形成率相比，一般的70微米人口，与活动星系核反馈调节恒星形成的宿主星系。
2009-06-26 astro-ph.CO
Exploring the active galactic nucleus and starburst content of local ultraluminous infrared galaxies through 5-8 micron spectroscopy
本文对71个红移z < 0.15的超亮红外星系（ULIRGs）的Spitzer-IRS光谱进行了5-8 μ m的分析，研究了活动星系核（AGN）和星暴（SB）作为极红外辐射动力源的作用。大约5微米的活动星系核比相同辐射光度的恒星暴增亮得多（30倍）。这使我们能够检测到ULIRGs内部甚至微弱的吸积驱动核心的存在：在我们的样本中有70%（50/71来源）发现了AGN活动的特征。通过一个简单的分析模型，我们也能够得到一个定量的估计AGN/SB的贡献，每个源的总能量输出。虽然ULIRG光度的主要部分被证实来自恒星形成事件，活动星系核的贡献是不可忽略的（23%），并显示出与光度增加。一个相当异构的模式中的组成和几何结构的尘埃ULIRGs之间的存在是新的支持个人的吸收功能和连续消光之间的比较。
2009-07-07 astro-ph.CO
Subaru and Gemini High Spatial Resolution Infrared 18 Micron Imaging Observations of Nearby Luminous Infrared Galaxies
我们提出了一个地基，高空间分辨率红外18微米成像研究附近的亮红外星系（LIRGs）的结果，使用斯巴鲁8.2米和双子座南8.1米望远镜。这些望远镜在Q波段（17-23微米）常规获得的衍射极限图像使我们能够研究这些LIRG中红外发射的详细空间分布。然后，我们调查是否发射表面亮度是适度的，如观察到的星爆，或如此之高，发光的活动星系核（AGN;高发射表面亮度能源）的指示。该样品由18个发光的掩埋AGN候选者和早期红外光谱中确定的星爆分类LIRGs组成。我们发现，从掩埋AGN候选人的红外18微米发射一般是紧凑的，估计的发射表面亮度很高，有时超过观测到的最大值和理论预测的星爆现象。星暴分类LIRGs通常显示空间扩展18微米的发射和估计的发射表面亮度是适度的，在持续的范围内的星爆现象。红外光谱和成像能量诊断方法之间的一般协议表明，两者都是有用的工具，了解隐藏的能源的尘埃LIRG人口。
2011-02-23 astro-ph.CO
Explaining the [CII]158um Deficit in Luminous Infrared Galaxies - First Results from a Herschel/PACS Study of the GOALS Sample
我们提出的[CII] 158 μ m发射线在241个发光红外星系（LIRGs），包括大天文台全天巡天（GOALS）的样本，与PACS仪器上赫歇尔获得的调查的第一个结果。GOALS中LIRG的[CII]光度范围为~10^7至2x10^9 Lsun。我们发现，LIRGs显示出[CII]/FIR与远红外通量密度比的紧密相关性，随着尘埃平均温度的增加，在~10^-2到10^-4之间具有强烈的负趋势。我们发现[CII]/FIR比率和9.7微米硅酸盐吸收特征的强度以及与中红外发射区域（Sigma_MIR）的光度表面密度之间存在相关性，这表明更温暖，更紧凑的星爆具有更小的[CII]/FIR比率。纯恒星形成型（SF）LIRGs的平均[CII]/FIR值约为4 × 10 ^-3，而PAH等效宽度（EW）较低的星系（6.2 μ m）（这表明活动星系核（AGN）的存在）跨越了[CII]/FIR的整个范围。然而，我们发现，即使只考虑纯SF星系，[CII]/FIR比也下降了一个数量级，从10^-2下降到10^-3，Sigma_MIR和Sigma_IR，这意味着[CII]光度不是大多数LIRG的恒星形成率（SFR）的良好指标，因为它与温暖的尘埃排放没有线性关系。此外，即使在LIRGs中，我们在中红外波段探测到活动星系核，大多数（2/3）星系的[CII]/FIR >= 10^-3，这是高6.2 μ PAH EW…
2013-07-10 astro-ph.CO
Bright [CII] and dust emission in three z>6.6 quasar host galaxies observed by ALMA
我们目前的ALMA检测的[CII] 158微米发射线和潜在的远红外连续的三个类星体在6.6<z<6.9从海盗调查选择。[CII]线通量的范围为1.6-3.4 Jy km/s（[CII]光度为~（1.9-3.9）x10^9 L_sun）。我们测量了158微米（静止坐标系）附近的连续通量密度为0.56-3.29 mJy，隐含的远红外光度在（0.6-7.5）x10^12 L_sun和尘埃质量M_d=（0.7-24）x10^8 M_sun之间。在一个类星体中，我们从连续谱斜率导出尘埃温度为30^+12_-9 K，低于47 K的正则值。假设[CII]和连续辐射是由恒星形成提供动力的，我们发现恒星形成率从100-1600 M_sun/yr基于本地标度关系。类星体宿主中的L_[CII]/L_FIR比值范围很广，在（0.3-4.6）x10^-3之间，其中包括一个类星体，其比值与当地的恒星形成星系一致。我们发现z> 6类星体的L_[CII]和158 μ m连续辐射的强度与类星体的热光度有关。在一个类星体中，[CII]线相对于MgII的宽发射线明显红移约1700 km/s。与文献中的值相比，我们发现，平均而言，MgII相对于宿主星系红移的蓝移为480 km/s（标准差为630 km/s），即我们的类星体之一是一个极端的异常值。通过建模，我们可以排除最亮的[CII]发射器的平坦旋转曲线。最后，我们发现黑…
2015-11-23 astro-ph.CO astro-ph.GA
Hidden in plain sight: a massive, dusty starburst in a galaxy protocluster at z=5.7 in the COSMOS field
我们报告了在$z=5.667$（以下称为CRLE）发现一个尘埃星爆星系的偶然发现，该星系与$z=5.654$的“正常”主序星星系HZ 10有密切的物理联系。CRLE是通过探测到[CII]、[NII]和CO（2-1）谱线发射而确定的，使其成为COSMOS领域中红移最高、亮度最高的星暴。这个巨大的尘埃星系似乎正在以至少1500 $\,M_\odot$/年$^{-1}$的速度在一个直径只有$\sim3$千秒差距的致密区域中形成恒星。CRLE的动力学和尘埃排放特性表明，正在进行的合并驱动星暴，在一个潜在的中间阶段，相对于其他已知的尘埃星系在同一时期。[CII]与[NII]的比值可能表明，对[CII]发射的重要贡献（$\sim15\%$）来自扩散电离气体成分，其可能比致密的星爆气体更广泛。CRLE似乎位于同一红移的一个显著的星系过密度中，可能与最近在莱曼阿尔法巡天中发现的大尺度宇宙结构有关。这种过密度表明CRLE和HZ 10存在于原星团环境中，为研究大规模星暴对原星团恒星形成的影响提供了诱人的机会。我们的研究结果支持这样的解释，即最早的星系形成的很大一部分可能是由内而外发生的，在最大质量晕的中心区域，同时迅速演变成在本地宇宙中观察到的大质量星系团。
2018-06-11 astro-ph.CO astro-ph.GA
Herschel observations of the Centaurus cluster - the dynamics of cold gas in a cool core
位于星系团核心的亮星系团星系（BCGs）具有与其他低红移大质量椭圆星系明显不同的性质。大多数冷核星团中的BCGs都显示出活跃的恒星形成迹象。我们目前的观测NGC 4696，半人马座星系团的BCG，在远红外（FIR）波长的赫歇尔空间望远镜。使用PACS光谱仪，我们检测到星际介质的两种最强冷却剂，CII在157.74微米和OI在63.18微米，以及另外NII在121.90微米。CII发射扩展到7 kpc的区域，具有与光学H-α发射类似的空间形态和运动学。这意味着光学氢复合线H-α、光学禁戒线NII 6583埃、软X射线灯丝和远红外CII线都具有相同的能量源。我们还使用PACS和SPIRE光度计在所有六个波段检测粉尘排放。我们使用双分量修正的黑体函数进行了详细的光谱能量分布拟合，发现了一个质量为1.6x10^6太阳质量的冷的19 K尘埃分量和一个质量为4.0x10^3太阳质量的温暖的46 K尘埃分量。8微米到1000微米之间的远红外区总光度为7.5x10^8太阳光度，使用肯尼柯特关系式得出恒星形成率为每年0.13个太阳质量。该值与从其他示踪剂（如紫外线发射）获得的值一致。结合光谱和光度的结果与光学H-α，我们模型发射云组成的光解离区域（PDR）邻近电离区域。我们发现，除了老的和年轻的恒星星族，还有另一个能源，如宇宙射线，冲击或重联扩散，需要激发H-α和CII灯丝。
2011-08-13 astro-ph.CO
C+ Emission from the Magellanic Clouds II. [CII] maps of star-forming regions LMC-N 11, SMC-N 66, and several others
我们研究了来自恒星形成区域的158微米[CII]精细结构线发射与金属丰度的函数关系。我们用Kuiper机载天文台的FIFI仪器对LMC中非常明亮的HII区复合体N11和SMC中的N66以及SMC HII区N25、N27、N83/N84和N88的[CII]发射进行了测量和绘图。在LMC和SMC中，[CII]线与CO线和远红外连续辐射的比率比几乎任何其他地方都要高得多，包括银河系恒星形成区域和整个星系。在低金属丰度、低尘埃丰度的LMC和SMC环境中，UV平均自由程长度远大于高金属丰度的银河系。增加的光电加热效率导致显著更大的相对[CII]线发射强度。与此同时，PAH丰度的类似减少具有相反的效果，通过减少光电加热速率。因此，在低金属丰度环境中，相对[CII]强度很高，但对实际金属丰度的依赖性很小。相对[CII]强度略高于在LMC比SMC，其中既有较低的灰尘和较低的PAH丰度。
2011-04-11 astro-ph.CO
Varying [CII]/[NII] line ratios in the interacting system BR1202-0725 at z=4.7
利用[NII]和[CII]精细结构线发射研究了z=4.7的相互作用系统BR 1202 -0725中星际介质的性质。该系统由一个类星体、一个亚毫米星系（SMG）和两个Ly-alpha发射体（LAE）组成。星系性质的多样性使BR 1202 -0725成为研究恒星形成和星系演化的独特实验室。我们目前的电离氮（[NII] 205微米）的观测，获得了IRAM高原德布尔干涉仪。我们没有发现[NII]发射的类星体的位置，但试探性的[NII]线检测与SMG和LAEs之一。结合该系统的可用电离碳（[CII] 158 μ m）ALMA观测，我们发现：类星体和SMG的[CII]/[NII]光度比>5.5，但LAE的[CII]/[NII]光度比低至~2，这表明在该源中，大部分[CII]发射与电离介质（HII区）而不是中性介质（PDR）有关。这一研究表明，为了确定遥远星系中星际介质的物理性质，多条精细结构谱线的联合研究是重要的。
2014-01-20 astro-ph.CO astro-ph.GA
Far infra-red emission lines in high redshift quasars
我们介绍了在BRI 0952-0115中用Plateau de Bure干涉仪观测到的远红外发射线，BRI 0952-0115是一个z=4.4的透镜类星体，由一个超大质量的黑洞（M_BH= 2 × 10^9 M_sun）提供能量。在这个源中，158微米的[CII]发射的解析图使我们能够揭示一个伴星星系的存在，它位于距离类星体\sim 10 kpc的地方，在光学观测中未被发现。从CO（5-4）发射线的性质，我们推断恒星质量M*<2.2 × 10^10 M_sun，这明显小于在拥有类似质量黑洞的本地星系中发现的质量（M* \sim 10^12 M_sun）。在205微米处检测到的[NII]发射表明，BRI 0952-0115中的金属丰度与太阳一致，这意味着该系统中的化学演化进展非常迅速。我们还提出了在SDSSJ 1148 +5251中[CII]发射线的PdBI观测，SDSSJ 1148 +5251是已知最遥远的类星体之一，z=6.4。我们在[CII]发射线上探测到宽翼，这表明气体正从宿主星系流出。特别是，翅膀的范围，以及与它们相关的[CII]发射区域的大小，表明类星体驱动的大规模外流具有迄今为止发现的最高外流率（dM/dt>3500 M_sun/yr）。
2012-11-04 astro-ph.CO
Resolved [CII] emission in a lensed quasar at z=4.4
我们提出的第一个解决的地图[CII] 158微米线，一个强大的示踪剂的恒星形成的星际介质，在高红移。我们使用350 GHz的新IRAM PdBI接收器来绘制BRI 0952-0115中的这条线，BRI 0952-0115是z=4.4的透镜类星体的宿主星系，以前发现它在[CII]发射中非常明亮。[CII]发射被清楚地解析，我们的数据使我们能够解析与光学类星体图像相关的两个[CII]透镜图像。我们发现，根据[CII]的记录，恒星形成区分布在类星体核附近一个约1千秒差距的区域内，我们推断恒星形成区的表面密度大于150兆太阳/年/千秒差距^[2]，这与在局部超大型红外星系中观测到的情况相似。我们还揭示了另一个[CII]组件，扩展到~ 12 kpc，位于~ 10 kpc的类星体。我们认为，这个组件是一个伴星盘星系，在合并的过程中与类星体主机，其旋转场是扭曲的相互作用与类星体主机，和恒星的形成，虽然激烈，是更分散。这些观测结果表明，星系在高z的合并可以同时增强恒星的形成，在吸积的黑洞附近，以及在更扩展的恒星形成星系中，形成更紧凑的区域。
2012-11-04 astro-ph.CO
Physical Conditions of the Gas in an ALMA [CII]-identified Submillimetre Galaxy at z = 4.44
我们目前的CO（2-1）的观测亚毫米星系ALESS 65.1与澳大利亚望远镜紧凑阵列在42.3 GHz的。先前的ALMA对扩展钱德拉深场南的亚毫米星系的研究检测到[CII]来自该星系的157.74微米发射，红移为z = 4.44。没有检测到CO（2-1）的排放，但我们得出了一个严格的上限，冷气质量在ALESS 65.1的M_气体< 1.7 × 10^10 M_odot。估计的气体耗尽时间尺度<5000万年，这与其他高红移的SMG相似，并且与z > 4的SMG是z > 2的大质量红死星系的可能祖先一致。[CII]、CO和远红外光度的比值意味着一个G_0 > 10^3的强远紫外场，就像在银河系恒星形成区或局部ULIRG中看到的那样。观测到的L_[CII]/L_FIR = 2.3 × 10^{-3}与当地ULIRGs相比是高的，结合L_[CII]/L_CO > 2700，它与ALESS 65.1相一致，要么具有扩展的（几kpc）[CII]发射区，要么低于太阳金属丰度。
2013-02-14 astro-ph.CO
Far-Infrared Line Imaging of the Starburst Ring in NGC 1097 with the Herschel/PACS Spectrometer
NGC 1097是一个邻近的SBb星系，有一个塞弗特核和一个明亮的星暴环。我们研究的星际介质（ISM）的物理特性，在环使用空间分辨远红外光谱图的环核星暴环的NGC 1097，获得与PACS光谱仪上的赫歇尔太空望远镜。特别地，我们绘制了[OI] 63 $μ$ m、[OIII] 88 $μ$ m、[NII] 122 $μ$ m、[CII] 158 $μ$ m和[NII] 205 $μ$ m的重要ISM冷却和诊断发射线。我们观察到，在[OI] 63 $μ$ m，[OIII] 88 $μ$ m，和[NII] 122 $μ$ m的线图中，发射沿环的NE部分成簇增强。我们观察到环核环快速旋转的证据，旋转速度约为220 $ km s$ ^{-1} $ (inclination uncorrected) measured in all lines. The [OI] 63 $ μ $m/[CII] 158 $ μ $m ratio varies smoothly throughout the central region, and is enhanced on the northeastern part of the ring, which may indicate a stronger radiation field. This enhancement coincides with peaks …
2010-05-10 astro-ph.CO
First Detection of the [OIII] 88 micron Line at High Redshifts: Characterizing the Starburst and Narrow Line Regions in Extreme Luminosity Systems
我们首次探测到了来自早期宇宙星系的88微米[OIII]线，探测到了来自透镜活动星系核/星暴复合系统APM 08279+5255（z = 3.911）和SMM J 02399 -0136（z = 2.8076）的线。这条线在两个系统中都异常明亮，视光度（透镜）约为10^11 L_solar。对于APM 08279，[OIII]线通量可以在恒星形成范例中建模，恒星辐射场主要由有效温度Teff > 36，000 K的恒星组成，类似于在M82中发现的星暴。该模型暗示，该系统的远红外总光度的约35%是由星暴产生的，其余的则是由活动星系核加热的尘埃产生的。如果气体密度在1000 cm-3左右，在活动星系核的窄线区也能产生88微米的谱线。对于SMM J 02399，[OIII]线可能来自HII区域，这些区域是由热的（Teff > 40，000 K）年轻恒星在大质量星暴中形成的，该星暴主导了系统的远红外光度。目前的工作表明，[OIII]线的实用性，在早期宇宙中的星系内的星暴和活动星系核的特征。这是第一次探测到这个天体物理学上重要的线，来自红移超过0.05的星系。
2010-03-22 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.IM
Spitzer IRS observations of k+a galaxies: A link between PAH emission properties and AGN feedback?
我们进行了IRS低分辨率5-12微米光谱的星系样本选择在3个不同的后星爆的演化阶段，根据其光谱指数。由此产生的IRS光谱在6.2，7.7，8.6和11.3微米处显示出独特的PAH发射线结构，几乎没有硅酸盐吸收，表明正在进行的恒星形成。然而，PAH线间比，特别是11.3/6.2微米和7.7/6.2微米的比，显示出很大的变化。这些变化被发现与时间，因为最近的星爆和活动星系核活动。我们推测，在这些PAH比率观察到的演变是有关的活动星系核活动随着时间的增加，因为恒星爆发。
2009-04-28 astro-ph.CO
Spectrally resolved CII emission in M~33 ({\tt HerM33es}): Physical conditions and kinematics around BCLMP 691
这项工作提供了在158 \CII处\CII的高光谱分辨率观测，\CII是星际介质的主要冷却线之一，使用Herschel卫星上的HIFI外差光谱仪进行观测。在BCLMP 691中，M33星盘的极北（3.3 kpc）的\HII \区域，\CII \和CO线剖面在$0.5 \kms$中显示出相似的速度，而\HI \线速度被$\sim 5\kms$系统地移向较低的旋转速度。在相同的$12"$角分辨率下观察到，\CII比CO宽约50%，但比\HI窄。\CII与远红外连续光谱的比值表明光电加热效率为1.1%。这些数据与已发表的模型一起表示以太阳邻域值为单位的UV场$G_0 \sim 100$、气体密度$n_H \sim 1000 \cc$和气体温度$T\sim 200$ K。采用这些值，我们估计C $^+$色谱柱密度为$N_{C^+} \approx 1.3 \times 10^{17} \cmt$。\CII \发射主要来自\HII \区域和其后面的冷分子云之间的温暖中性区域。根据已发表的丰度，推断的C $^+$柱对应于氢柱密度$N_H \sim 2 \times 10^{21} \cmt$。CO观察结果表明，$N_H = 2 N_{H_2} \sim 3.2 \times 10^{21} \cmt$和21 cm测量值（同样在$12"$分辨率下）产生的$N_\HI \approx 1.2 \t…
2012-07-13 astro-ph.CO
The Elusive ISM of Dwarf Galaxies: Excess Submillimetre Emission and CO-Dark Molecular Gas
赫歇尔矮星系巡天利用赫歇尔空间天文台50至550亩窗口的远红外成像和亚毫米成像光谱和光度观测，调查恒星形成活动与矮星系贫金属气体和尘埃的相互作用。新的Herschel和MIR Spitzer数据很好地约束了尘埃SEDs。在金属丰度低的星系中经常发现亚毫米的过量，如果追踪非常冷的尘埃，将突出显示在某些情况下不容易调和的大尘埃质量，因为金属丰度低，预期的气体与尘埃质量比。在探测低密度电离气体、HII区和光解离区的FIR精细结构谱线（63和145 μ OI，158 μ CII，122和205 μ NII，88 μ OIII）上也绘制了星系图。虽然在赫歇尔任务的早期，我们已经可以看到，与早期的研究一起，贫金属ISM中的线比与富金属星暴环境中的线比明显不同。在矮星系中，L[CII]/L（CO）（>10^4）至少比大多数富含金属的星暴星系大一个数量级。增强的[CII]来自更大的光解区域，其中H2，不被CO追踪，可以存在。在矮星系中，88 μ [OIII]线通常在整个星系尺度上主导FIR线发射，而不是158 μ [CII]线，后者是富金属星系中主导FIR冷却线。所有FIR线一起可以贡献L（TIR）的1%至2%。赫歇尔矮星系巡天将提供关于低金属丰度星系中尘埃和气体性质的统计信息，阐明矮星系中亚毫米过量的起源，并帮助确定（[CII] +CO）到H2的转换因子，从而为星系的化学演化模型提供观测约束。
2011-05-13 astro-ph.CO
Infrared Diagnostics for the Extended 12 micron Sample of Seyferts
我们提出了一个分析的斯皮策IRS光谱的83个活动星系的扩展12微米的样品。我们发现了几种恒星形成示踪物之间的等级相关性，这表明（1）PAH特征是恒星形成的可靠示踪物，（2）恒星对冷尘埃的加热有重要贡献，（3）H $_2$发射也主要由恒星形成激发。55-90与20-30光谱指数图也是星爆对活动星系核相对贡献的一个诊断。我们看到整个样本的光谱指数有很大的变化。因此，活动星系核和星爆成分对红外光谱的贡献在大小上是相当的，但相对贡献在样品中也有很大的差异。我们发现几个活动星系核示踪剂之间的等级相关性。我们搜索活动星系核和星爆示踪剂之间的相关性，我们得出结论，活动星系核和星爆示踪剂是不相关的。这与我们的结论一致，即活动星系核和星爆成分的相对强度在整个样本中变化很大。因此，在活动星系核的燃料供应和这些星系中的黑洞生长和恒星形成之间没有简单的联系。Sil 10微米和18微米强度的分布与Sirocky等人的clustraltorus模型一致。我们发现[NeV] 14微米线和6.7微米连续体之间存在等级相关性，这可能是由于热尘埃的扩展成分。具有隐藏宽线区（HBLR）的Sy 2s比没有HBLR的Sy 2s具有更高的AGN与星爆对SED的贡献比率。这可能有助于在偏振光中检测HBLR。与没有HBLR的Sy 2相比，具有HBLR的Sy 2更类似于Sy 1。
2009-12-17 astro-ph.CO astro-ph.GA
Herschel-PACS spectroscopy of IR-bright galaxies at high redshift
我们提出赫歇尔PACS观测静止帧中红外和远红外谱线发射从两个透镜，超亮红外星系在高红移：MIPS J142824.0+352619（MIPS J1428），一个z = 1.3的恒星爆发主导系统，和IRAS F10214+4724（F10214），一个z = 2.3的源，既有恒星形成又有发光的活动星系核。我们在MIPS J1428中检测到[OI]63微米和[OIII]52微米，在F10214中检测到[OIII]52微米。结合最近在MIPS J1428中的ZEUS-CSO [CII]158微米探测，我们可以首次将[OI]，[CII]和远红外（FIR）连续测量结合起来，用于在宇宙恒星形成的高峰时期对超亮（L_IR > 10^12 L_sun）恒星形成星系的光解（PDR）建模。我们发现，MIPS J1428，平均当地ULIRG相反，不显示赤字[OI]相对于FIR。远紫外光通量G_0和气体密度n（来自PDR模型）以及恒星形成效率（来自CO和FIR）的组合与正常星系或星暴星系相似，尽管该系统的红外光度很高。相比之下，F10214对[OIV]和[SIII]有严格的上限，[OIII]/FIR比至少比本地星暴或AGN低一个数量级，类似于本地ULIRG。
2010-05-17 astro-ph.CO
Properties of Interstellar Medium In Infrared Bright QSOs Probed by [O I]63 micron and [C II]158 micron Emission Lines
利用\it Herschel空间天文台的远红外光谱资料，对黑洞质量为$3\times10^7\,M_\odot$ ~ $3\times10^9\,M_\odot$的9个0.1<z<0.2类星体的宿主星系中的星际介质进行了研究。我们在8（9）个源中的6（8）个中检测到[OI]63 $μ$ m（[CII]158 $μ$ m）发射。我们的类星体样本具有远红外光度（LFIR）~ $10^{11}L_\odot$的几倍。观察到的线-LFIR比（LOI/LFIR和LCII/LFIR）分别在$2.6\times10^{-4}$ - $10^{-2}$和$2.8\times10^{-4}$ - $2\times10^{-3}$的范围内（包括上限）。这些比值与本地ULIRG中发现的值相当，但高于迄今为止公布的$z$ $>$ 1 IR明亮类星体的平均值。其中一个目标，W 0752 +19，显示了一个额外的宽速度分量（~720 km/s）和异常强烈的[OI]63 $μ$ m发射，其LOI/LFIR比本地（U）LIRG的平均值高一个数量级。结合对{ \it SDSS}光谱的分析，我们认为这些类星体中的[OI]63 $μ$ m发射不太可能是由激波激发的。我们推测，W 0752 +19中的63 μ宽[OI]辐射可能是由活动星系核中心窄线区温暖而致密的ISM产生的。另一个可能的解释是存在一个稠密的气体流出与$n…
2016-03-23 astro-ph.CO astro-ph.GA
AKARI IRC infrared 2.5-5 micron spectroscopy of a large sample of luminous infrared galaxies
我们利用AKARI IRC对60个红外光度L（IR）= 10^11-12 Lsun的亮红外星系（LIRGs）和54个L（IR）> 10^12 Lsun的超亮红外星系（ULIRGs）进行了系统的2.5-5微米红外光谱分析。AKARI IRC无狭缝光谱使我们能够探测这些星系的全方位发射，包括空间扩展的成分。3.3微米的多环芳烃（PAH）的发射功能，氢复合发射线，和各种吸收功能的检测，并用于调查这些星系的属性。由于尘埃消光在红外波段的影响相对较小，因此可以对这些尘埃星系的数量进行定量讨论。对于明确可检测的Br β（2.63微米）和Br α（4.05微米）的发射线的来源，通量比被发现是类似的情况下B理论预测。根据3.3微米PAH和Br α发射估算了星暴亮度，两者大致一致。除了检测到的星暴活动，一个显着的一部分，观察到的源显示签名的模糊活动星系核，如低PAH等效宽度，大光学深度的尘埃吸收功能，和红色连续发射。在光学非塞弗特星系的光学难以捉摸的掩埋活动星系核的能量的重要性往往会增加星系红外光度增加，从LIRGs ULIRGs。
2010-08-20 astro-ph.CO
The applicability of FIR fine-structure lines as Star Formation Rate tracers over wide ranges of metallicities and galaxy types
我们分析了远红外精细结构线[CII] 158微米，[OI] 63微米和[OIII] 88微米的适用性，以可靠地跟踪恒星形成率（SFR）的低金属丰度矮星系的样本从赫歇尔矮星系巡天，并与文献中的各种类型和金属丰度的星系的广泛样本进行比较。我们研究的趋势和散射的SFR（跟踪GALEX的FUV和MIPS 24微米）和远红外线发射之间的关系，在空间分辨和全球星系尺度，在矮星系。我们收集远红外线测量的文献和推断是否远红外线可以探测SFR（跟踪的总红外光度）在各种星系的人口。在贫金属矮星中，[OI]和[OIII]线与SFR的相关性最强，SFR估计的不确定性优于2倍，而[CII]发射与SFR之间的联系更加分散（不确定性因子为2.6）。SFR-L（[CII]）关系中增加的分散性朝向低金属丰度、温暖的尘埃温度、扩散的高电离气体的大填充因子，表明其他冷却线开始取决于气体的密度和电离状态而占主导地位。对于文献样本，我们评估了一些不同的星系人口的相关性。[CII]和[OI]线被认为是星暴星系中可靠的SFR示踪剂，在因子2的不确定性内恢复恒星形成活动。[删节]
2014-05-15 astro-ph.CO astro-ph.GA
ALMA suggests outflows in z~5.5 galaxies
我们提出的第一次尝试，以检测流出的星系接近时代的再电离（EoR）使用的样本9恒星形成（$\rm SFR=31\pm 20~M_{\odot}~yr^{-1}$）$z\sim 5.5$星系的[CII] 158 $μ$ m线已获得与ALMA。我们首先用高斯函数拟合每条线，并通过从数据中减去最佳拟合模型来计算残差。我们结合所有样本星系的残差，发现总信号的特征是在$\sim 1000$ km~s $^{-1}$上扩展的$\sim 0.5$ mJy的通量过剩。虽然我们不能排除这一信号的一部分是由于从微弱的卫星星系的发射，我们发现，最可能的解释是检测到的流量过剩的存在广泛的翅膀在[CII]线，签名的恒星爆发驱动的外流。我们推断出平均流出率的$\rm \dot{M}=54\pm23~ M_{\odot}~yr^{-1}$，提供一个加载因子$η=\rm \dot{M}/SFR=1.7\pm1.3$与观察到的当地星爆。我们的解释是一致的结果从放大的流体模拟{\it大丽花}，$z\sim 6$星系（$\rm SFR\sim 100~\rm M_{\odot}~yr^{-1}$）的反馈调节恒星形成的结果到流出率$\rm \dot{M}\sim 30~ M_{\odot}~yr^{-1}$。ALMA数据的质量不足以详细分析单个星系的[CII]线轮廓。然而，我们的研究结果表明，恒星暴驱动的外流是在EoR，并…
2017-12-18 astro-ph.CO astro-ph.GA
[CII] gas in IC 342
研究方法：我们利用SOFIA机载望远镜上的双波段接收机GREAT对IC 342中心两个巨大分子云（GMCs C和E）位置的[C II] 158 μm精细结构谱线进行了观测，并与相应的低、中J CO和[C I]的地基数据进行了比较。我们进行了模型计算，假设一个cluronically光解离区（PDR）的环境，使用KOSMA-tau PDR模型代码，以获得当地介质的物理参数。结果：[C II] 158 μm发射类似于地面原子和分子谱线的光谱特征，这表明了共同的起源。来自GMC E的辐射可以分解为一个冷的分子成分，它具有弱远紫外（FUV）场和低的平均密度（103 cm^-3），以及一个强激发的星暴/PDR区域，它具有较高的密度（104 cm^-3）和250-300德莱恩场的FUV强度。GMC C的辐射与5000 cm^-3的气体密度、几个德雷恩场的FUV强度以及20 \times 10^6 M $_\odot$的总气体质量相一致。结论：GREAT接收器的高光谱分辨率使我们能够将GMC E的[C II]发射分解为类似PDR/星爆环境的强激发气体成分和更安静、激发度更低的气体成分，并单独分析单个光束中的不同成分。
2012-04-10 astro-ph.CO astro-ph.GA
Properties of free-free, dust, and CO emissions in the starbursts of blue compact dwarf galaxies
用亚毫米阵列（SMA）在340 GHz（880微米）波段以5角秒的分辨率观测了三个蓝色致密矮星系（He 2-10，NGC 5253和II Zw 40）的中心恒星形成区。在所有这些星系中都探测到了与中央恒星形成复合体有关的连续辐射。SMA 880微米通量分解为自由自由发射和粉尘发射通过使用厘米波长的数据在文献中。我们发现，在这三个星系的中央星爆中，自由-自由辐射贡献了一半或更多的SMA 880微米通量。尽管在880微米处的自由-自由发射占主导地位，但中心恒星形成区域的无线电-远红外（FIR）比并不明显高于整个系统的无线电-远红外（FIR）比，显示了无线电-FIR关系的鲁棒性。基于无线电FIR关系的鲁棒性，我们认为，在880微米的发射自由-自由的分数是由尘埃温度调节。我们还分析了CO（J = 3- 2）排放数据。我们发现CO是太阳-金属丰度天体He 2-10中总气体质量的一个很好的示踪剂。低金属量的天体，NGC 5253和II Zw 40，具有明显的高恒星形成效率，然而，这可能是在低金属量环境中CO显著解离的人工制品。我们还指出了一个潜在的低估的尘埃质量，因为尘埃跟踪的排放是偏向于最明亮的高温区域，特别是当一个系统主机的致密恒星形成区域的尘埃温度高。
2012-12-16 astro-ph.CO astro-ph.GA
Herschel and JCMT observations of the early-type dwarf galaxy NGC 205
我们提出了赫歇尔尘埃连续体，詹姆斯克拉克麦克斯韦望远镜CO（3-2）的观测和搜索[CII] 158微米和[OI] 63微米谱线发射的最明亮的早期型矮卫星仙女座，NGC 205。虽然直接气体测量（Mgas ~ 1.5e+6 Msun，HI + CO（1-0））与NGC 205现今气藏的理论预测不符（> 1 e +7 Msun），我们根据新的气体质量估计（CO（3-2），[CII]，[OI]）和通过尘埃连续发射间接测量星际介质含量。基于Herschel的观测，覆盖了70到500微米的宽波长范围，我们能够探测NGC 205中的全部尘埃含量（Mdust ~ 1.1-1.8e+4 Msun，Tdust ~ 18-22 K），排除了大质量冷尘埃成分的存在（Mdust ~ 5e+5Msun，Tdust ~ 12K）。假设合理的气尘比约为400，NGC 205中的尘埃质量转化为气体质量Mgas约为4- 7 e +6 Msun。未检测到[OI]和较低的L_[CII]与L_CO（1-0）线强度比（~ 1850）意味着分子气相在NGC 205中被CO分子很好地示踪。我们估计在NGC 205中与[CII]发射PDR区域相关的原子气体质量为1.5e+4 Msun。根据NGC 205北区的CO（3-2）部分图，我们导出了分子气体质量为M_H_2 ~ 1.3e+5 Msun。[删节]
2012-04-05 astro-ph.CO astro-ph.GA
Dissecting the high-z interstellar medium through intensity mapping cross-correlations
我们探索检测，与即将到来的光谱调查，三维功率谱的发射线波动产生的不同阶段的星际介质（ISM）的电离碳，电离氮和中性氧在红移z>4。来自157.7微米电离碳的发射线[CII]和来自一氧化碳的多条发射线是计划中的地基调查的主要目标，也是未来天基调查的重要前景，如原始膨胀探测器（PIXIE）。然而，氧[OI]（145.5微米）线和氮[NII]（121.9微米和205.2微米）线可以与具有合理的信噪比（SNR）的[CII]相关地检测到。这些线是中性和电离介质的重要冷却剂，并探测ISM的多个相位。我们计算预测的三维功率谱的两个调查设计为目标的[CII]线，表明它们具有所需的灵敏度来检测交叉功率谱与[OI]线，和[NII]线具有足够的SNR。互相关多条线路的重要性是双重的。一方面，我们将对ISM的不同阶段进行多个探测，这是理解高能源、气体和尘埃在高红移时相互作用的关键。这类研究将有助于下一代空间观测站，如美国航天局的远红外测量仪。另一方面，当用未来的天基实验（如PIXIE）测量宇宙微波背景光谱的光谱失真时，来自外部星系的发射线是一个重要的前景;测量强度映射机制中的波动将有助于限制这些线的平均振幅，并使我们能够更好地处理这一重要前景。
2017-03-24 astro-ph.CO astro-ph.GA
[CII] 158 $μ$m Emission as a Star Formation Tracer
[CII] 157.74 $μ$ m跃迁是中性星际气体的主要冷却剂，具有作为恒星形成率（SFR）示踪剂的巨大潜力。利用46个邻近星系的Herschel KINGFISH样本，研究了[CII]表面亮度和光度与SFR的关系。我们的结论是，[CII]可以用于测量的SFR在全球和千秒差距尺度上的正常恒星形成星系的强活动星系核（AGN）的情况下。$Σ_{\rm [CII]}-Σ_{\rm SFR}$校准的不确定度为$\pm$ 0.21 dex。相关性中的主要散射源与表现出暖IR颜色的区域相关联，并且我们提供了基于IR颜色的调整，以减少散射。我们发现，颜色调整的$Σ_{\rm[CII]}-Σ_{\rm SFR}$的相关性是有效的，在$Σ_{\rm SFR}$的近5个数量级，正常的恒星形成星系和非AGN亮红外星系。使用[CII]光度代替表面亮度来估计SFR遭受更差的系统性，即使在IR颜色调整后，也经常低估亮红外星系的SFR（尽管这取决于所采用的SFR测量）。我们怀疑，表面亮度的关系表现得更好比光度的关系，因为前者是更密切相关的本地远紫外线场强，最有可能的主要参数控制远紫外线辐射转化为气体加热的效率。一个简单的模型的基础上Starburst 99人口合成代码连接SFR [CII]发现，加热效率是$1\%-3\%$在正常的星系。
2014-09-24 astro-ph.CO astro-ph.GA
A far-IR view of the starburst driven superwind in NGC 2146
NGC 2146是附近的一个亮红外星系（LIRG），它提供了所有气相（电离、中性原子和分子）沿盘短轴流出的证据。我们提出了一个分析的多相星暴驱动的超风在中央5 kpc的空间分辨谱线观测跟踪，使用远红外赫歇尔PACS光谱，探测原子和电离气体的影响，和光学积分场光谱检查电离气体通过诊断线比。我们观察到在[OI] 63微米，[OIII] 88微米，[NII] 122微米和[CII] 158微米精细结构线中增加的~250 km/s速度色散，其在空间上与盘上方和下方的高激发气体一致。我们用一个慢的~200 km/s的激波来模拟，并将超级风追踪到我们视野的边缘，即盘上方2.5 kpc。我们提出了新的SOFIA 37微米观测，以探索温暖的尘埃分布，并检测没有明确的尘埃夹带在外流。恒星运动学似乎与所有气相中看到的规则盘旋转脱钩，与最近破坏系统的合并事件一致。我们认为超级风在NGC 2146演化中的作用，并推测该系统的演化未来。我们的观测NGC 2146在远红外允许一个清晰的风视图，至关重要的跟踪超级风的发射区在磁盘中心，并提供了一个本地模拟未来ALMA观测流出高红移系统。
2014-05-05 astro-ph.CO astro-ph.GA
Shock-Enhanced C+ Emission and the Detection of H2O from Stephan's Quintet's Group-Wide Shock using Herschel
我们首次用赫歇尔光谱探测到了[OI]63和[CII]158微米的精细结构跃迁，以及斯蒂芬五重奏中35 x 15 kpc^2的受激星系际暗条中的一条para-H2O谱线。这条暗条被认为是当一个高速入侵者与星团内气体碰撞时形成的。PACS光谱仪的观测提供了宽（> 1000 km s^-1）的发光[CII]谱线轮廓以及较暗的[OI] 63微米发射的证据。SPIRE FTS观测揭示了细丝中几个位置的p-H2O（111-000）跃迁的水发射，但没有其他分子线。H2O谱线很窄，可能与密度较大的中速气体经历最强的冲击加热有关。[CII]/PAH（tot）和[CII]/FIR比率太大，无法通过PDR中的正常光电加热来解释。也可以排除HII区激发或X射线/宇宙射线加热。观测结果得出的结论是，大部分分子气体是扩散和温暖的。我们建议，[CII]，[OI]和暖H2线的发射是由一个湍流级联，其中的动能从星系碰撞与IGM耗散到小尺度和低速度，通过冲击和湍流涡旋。低速磁震可以帮助解释[CII]/[OI]比值和观察到的相对较高的[CII]/H2比值。发现[CII]发射可以增强，在大规模的湍流区域的碰撞环境中的影响的解释[CII]发射在高z星系。
2013-09-06 astro-ph.CO astro-ph.GA
Studying [CII] Emission in Low-mass Galaxies at z ~ 7
本文利用ALMA对z~7的三个透镜化Lyα发射星系开展[CII]搜寻，仅在MACS0454-1251中探测到[CII]并测量其红移和Lyα速度偏移，结果表明暗弱再电离时代星系可能贫金属或存在强反馈抑制[CII]发射。
2024-04-30 astro-ph.CO astro-ph.GA
Spectroscopic FIR mapping of the disk and galactic wind of M82 with Herschel-PACS
[摘要]我们提出了中性原子气体的主要冷却线的地图（[OI]在63和145微米和[CII]在158微米）和在[OIII] 88微米线的星爆星系M82，进行了与PACS光谱仪上的赫歇尔卫星。通过应用PDR建模，我们得出的主要ISM物理参数的地图，包括[CII]光学深度，在前所未有的空间分辨率（~300 pc）。我们可以清楚地从运动学上分离出盘和流出的所有线。[CII]和[OI]的分布与圆盘和外流中的PDR发射一致。令人惊讶的是，在流出物中，[OIII]线追踪的原子和电离气体都具有约75 km/s的非投影速度，非常类似于流出的冷分子气体的平均速度（约100 km/s），并且比在Halpha中检测到的流出物质（约600 km/s）小几倍。这表明冷分子和中性原子气体以及由[OIII] 88微米线追踪的电离气体彼此动态耦合，但与H α发射气体解耦。我们提出了这样一种设想：来自气盘的冷云被风夹带到外流中，在外流中它们很可能蒸发，并以较小的、相当密集的小云团（n_H \sim 500-1000 cm^-3，G_0 \sim 500- 1000，T_gas \sim 300 K）形式存在。我们发现，由星爆提供的紫外光子足以激发分子核心周围的PDR壳层。流出物中的中性原子气体的质量为\gtrsim 5- 12 × 10^7 M_sun，与分子气体（3.3 × 10^8 M_sun）和阿尔法发射气体（5…
2012-10-12 astro-ph.CO astro-ph.GA
