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
Inverse Compton X-ray halos around high-z radio galaxies: A feedback mechanism powered by far-infrared starbursts or the CMB?
本文报道了在z~3.6的两个强高z射电星系(4C03.24和4C19.71)周围探测到的扩展X射线辐射,并利用这些辐射来研究扩展的、逆康普顿(IC)驱动的高z X射线晕的起源。晕的X射线亮度为Lx~ 3e 44 erg/s,大小约为60 kpc。它们的形态与这些星系周围的~60 kpc长的射电瓣大致相似,这表明它们是由射电瓣中的相对论电子的IC散射形成的,这些射电瓣中的CMB或FIR光子来自这些星系中的尘埃遮蔽的星爆。这些观察使z>3的HzRG的数量加倍,其中X射线检测到IC晕。我们比较了IC X射线射电光度比为这些新的检测到两个以前检测到的z~3.8 HzRG。考虑到类似的红移,如果CMB mm光子是IC发射的种子场,我们将期望可比较的X射线IC发光度。相反,两个z~3.6 HzRG(在FIR中为~ 4倍微弱)也具有~ 4倍微弱的X射线IC发射。包括文献中另外6个z>2的具有IC X射线晕的射电源,我们认为在更紧凑的(瓣尺寸<100- 200 kpc),大多数射电源中,IC发射的大部分可能是由这些星系内发光的尘埃遮蔽的星爆产生的局部FIR光子散射驱动的,而不是CMB光子。由此产生的X射线发射可以电离这些系统周围约100-200 kpc尺度的气体,从而形成它们的扩展Ly-alpha发射线晕。因此,这些星系中的星暴和活动星系核活动结合起来,产生了一个有效的和广泛的“反馈”过程,作用于…
2012-10-16 astro-ph.CO
The starburst-AGN connection in the merger galaxy Mrk 938: an infrared and X-ray view
Mrk 938是本星系中的一个明亮的红外星系,被认为是星系合并的残余。根据光学光谱观测,它显示了一个塞弗特2核和强烈的恒星形成。我们已经研究了这个星系使用新的赫歇尔远红外成像数据,除了档案X射线,紫外线,光学,近红外和中红外数据。中红外和远红外数据是至关重要的,以确定星暴的贡献,使我们能够阐明其性质,并研究活动星系核和星暴活动在本地宇宙中的共存。中红外Spitzer光谱的分解表明活动星系核对中红外和总红外光度的贡献很小(Lbol(AGN)/LIR~0.02),这与以前的估计一致。我们已经表征了它强红外发射的物理性质,并将其限制在<2kpc的相对紧凑的发射区域。正是在这个模糊的区域,目前大部分的恒星形成活动正在发生,正如LIRG所预期的那样。我们首次使用赫歇尔成像数据以前所未有的精度约束冷尘埃排放。我们拟合了积分的远红外光谱能量分布,并推导出尘埃的性质,得出尘埃质量为3 × 10^7兆太阳。远红外线主要由35 K的辐射所主导,这与正在进行的恒星形成活动所加热的尘埃一致。
2012-02-21 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 $m ratio varies smoothly throughout the central region, and is enhanced on the northeastern part of the ring, which may indicate a stronger radiation field. This enhancement coincides with peaks …
2010-05-10 astro-ph.CO
Star Formation Rates for Starburst Galaxies from Ultraviolet, Infrared, and Radio Luminosities
比较了287个z < 0.5的星暴星系的中红外7.7 μ m PAH光度[SFR(PAH)]、1.4 GHz射电光度[SFR(radio)]和远紫外光度[SFR(UV)]测定的恒星形成率(SFR)。对于SFR(太阳质量/年)和vLv(7.7 μ m)(7.7 μ m PAH特征峰的光度(尔格/秒)),我们发现以前采用的log [SFR(PAH)] = log [vLv(7.7 μ m)] - 42.57+-0.2的关系式与SFR(射电)是一致的。与GALEX任务(未对尘埃消光进行校正)从相同源的紫外线观测中独立确定的SFR(UV)相比,中位log [SFR(PAH)/SFR(UV)] = 1.67,表明只有2%的紫外线连续谱通常逃脱了星爆中尘埃的消光。SFR(PAH)/SFR(UV)的比值取决于红外发光度,其形式为log [SFR(PAH)/SFR(UV)]=(0.53+-0.05)log Lir - 4.11+-0.18,其中Lir为太阳发光度。我们还发现,SFR(PAH)/SFR(UV)的比例是相似的,在红外选择的星暴的Markarian星暴星系的样本最初使用光学分类,这意味着有没有显着的选择效应,在SFR(PAH)/SFR(UV)使用星暴星系斯皮策发现。这些结果表明,用紫外光度测定的SFR需要对典型的局部星爆进行10倍的尘埃修正,但对于z ~ 2.5的最明亮的星爆,这个系数增…
2009-10-07 astro-ph.CO astro-ph.GA
Far-Ultraviolet Observations of Outflows from IR-Luminous Galaxies
我们使用哈勃太空望远镜上的宇宙起源摄谱仪获得了四个紫外亮、红外亮的星暴星系IRAS F08339+6517、NGC 3256、NGC 6090和NGC 7552在1150和1450埃之间的中等分辨率紫外光谱。选定的视线对星暴核探测最近形成的大质量恒星的性质和星暴驱动的星系超级风的物理条件。尽管富含金属和尘埃,但所有四个星系都是强莱曼α发射体,等效宽度在2到13埃之间。紫外光谱显示出强烈的天鹅座P型高电离特征,表明星际和环银河介质中形成的恒星风和蓝移低电离线。我们检测到流出气体的体积速度约为400公里/秒,最大速度近900公里/秒。这些都是在当地宇宙中发现的最高值,并在中等和高红移的发光莱曼破裂星系中发现的外流速度相媲美。流出速度不太可能高到足以导致物质从银河系引力势逃逸。然而,星风通过输送星暴核的重元素和丰富星系晕,对星系的演化具有重要意义。导出的质量流出率约为100 Msol/yr,与恒星形成率相当,甚至更高。外流可以抑制恒星的形成,并最终调节恒星爆发,就像高红移星系所建议的那样。
2013-06-03 astro-ph.CO
Do Unusually Cold Starburst Galaxies Exist? A Case Study
通过 ALMA/ACA 的 CO 与 OH$^+$ 观测并结合辅助数据重测红移,研究纠正 SPT 0452-50 为 z=5.0160 的典型高温尘埃星暴,否定异常冷星暴存在的证据。
2025-01-07 astro-ph.CO astro-ph.GA
A Redshift Survey of Herschel Far-Infrared Selected Starbursts and Implications for Obscured Star Formation
本文介绍了利用凯克I低分辨率成像光谱仪(LRIS)和凯克II深度成像多目标光谱仪(DEIMOS)在250、350和500 μ m处对767个赫歇尔-SPIRE选定星系(HSG)进行的凯克光谱观测和红移。这些来自赫歇尔多层河外巡天(HerMES)的SPIRE源的红移分布在z=0.85处达到峰值,在z<2处有731个源,在z~5处有一个尾源。我们测量的光度和光谱红移之间的差异(<delta_z>/(1+z)>=0.29)比在非红外选定的样本中看到的更显着,可能是由于增强的恒星形成率和尘埃遮蔽在红外选定的星系。我们估计,绝大多数(72-83%)z<2的赫歇尔选择星系将在0.85- 1毫米处退出传统的亚毫米测量。我们估计了z<1.6的HSG的光度函数和隐含的恒星形成率密度贡献,并发现与基于LIRG,ULIRG和总红外贡献的24 μ m外推的工作总体一致。这项工作大大增加了光谱学证实的z>>0的红外发光星系的数量,并证明了尘埃星暴对星系演化研究和整个宇宙时间内恒星质量积累的重要性日益增加。[删节]
2012-10-25 astro-ph.CO
How to distinguish starbursts and quiescently star-forming galaxies: The `bimodal' submillimetre galaxy population as a case study
在最近的工作(arXiv:1101.0002)中,我们提出高红移(z ~ 2-4)明亮的亚毫米星系(SMG)的人口是异质的,主要合并有助于在早期阶段,其中静止的恒星形成盘混合成一个亚毫米源(“星系对SMG”),和后期阶段,相互潮汐力矩驱动气体流入,并导致强烈的恒星爆发。在这里,我们结合流体动力学模拟的主要合并与3-D尘埃辐射转移计算,以确定观测诊断,可以区分静止恒星形成的SMG和星暴SMG通过单独的综合数据。我们拟合模拟星系的远红外SEDs与光学薄的单温修正黑体,单温修正黑体的完整形式,和幂律温度分布模型。尘埃的有效温度T_dust和尘埃远红外发射率的幂律指数β与所用的拟合形式有很大的关系,尘埃的本征β不能恢复。然而,对于这里使用的所有形式,都有一个T_dust,在这个T_dust之上几乎所有的模拟星系都是星暴,所以T_dust切割在选择星暴方面非常有效。模拟的并合星暴也比静止的恒星形成星系具有更高的L_IR/M_gas和L_IR/L_FUV,并且位于恒星形成速率-恒星质量关系之上。这些诊断可以用来测试我们的说法,SMG人口是异质性的,并通过观测确定恒星形成模式占主导地位的一个给定的星系人口。我们评论这些诊断的适用性ULIRG不会被选为SMG。这些“热尘ULIRG”是典型的星暴星系,质量低于SMG,但它们也可以只是从不同的视角观察到的SMG。
2012-05-09 astro-ph.CO
Evolving Starburst Modeling of FIR/sub-mm/mm Line Emission. III. Application to Nearby Luminous Infrared Galaxies
在以前的工作中,我们发现观测到的星暴星系(M 82)的FIR/sub-mm/mm线光谱可以成功地模拟在一个巨大的分子云(GMCs)和壳的合奏的演化方案,这样的研究可以有效地约束年龄(s)或恒星形成的历史的星暴星系。在本文中,我们提出了一个初步的研究使用的模板的合奏不断发展的GMCs/壳,我们开发的M 82。我们应用该模型来代表在一个著名的样本附近的亮红外星系(LIRGs)的星爆演化的各个阶段。通过这种方式,我们试图解释分子激发程度与远红外(FIR)与$^{12}$ CO(或简称CO)光度之比之间的关系,以可能反映其核区域内恒星形成活动演化的不同阶段。
2010-04-23 astro-ph.CO
High-velocity-resolution observations of OH main line lasers in the M82 starburst
利用VLA对M82星暴进行了一系列1.6GHz的高速度分辨率观测。这些意见跟进以前的研究主线OH脉泽发射在中央千秒差距的这个星爆区域,但更大的速度分辨率,显示显着的速度结构,在一些脉泽斑点的第一次。总共探测到13个脉泽,包括所有已知的来源,但只有一个。虽然这些脉泽中的一些仍然是未解决的速度,这些新的结果清楚地显示速度结构的频谱从几个脉泽地区。位置-速度图与H{ \sc i}的分布吻合得很好,包括在星爆西部的蓝色特征上有趣的速度结构,它跟踪了电离气体中的速度分布。
2010-01-27 astro-ph.CO
The Role of Merger Stage on Galaxy Radio Spectra in Local Infrared-Bright Starburst Galaxies
对陡峭的高频(即,~12 GHz)射电谱的研究。覆盖多达10个单独频带的无线电数据允许在0.15-32.5 GHz之间的三个频率段上测量频谱指数。在~2和4 GHz处测得的光谱指数最平坦的源,来自于密集星爆之间的大自由光学深度,似乎正在通过后阶段合并进行。在较高频率处测量的谱指数(即,~12 GHz)是最陡的源与正在进行的合并,其中它们的核是不同的,但要么共享一个共同的恒星信封和/或显示潮汐尾巴。这些结果保持在排除潜在的活动星系核的基础上,他们的低6.2um PAH EQW。因此,低,中,高频率的频谱指数每个似乎是敏感的确切合并阶段。它还表明,正在进行的合并,其祖先仍然是分离的,共享一个共同的信封和/或表现出潮汐尾,也表现出过量的无线电发射相对于预期给定的远红外/无线电相关,这表明可能有大量的无线电发射,是不相关的正在进行的恒星形成。这些观测结果与高分辨率射电形态相结合,导致了一幅图像,其中陡峭的高频射电频谱指数和过量的射电发射来自于与恒星形成无关的射电连续桥和潮汐尾,类似于对所谓的“太妃糖”星系的观测。这种情况也可以解释许多高z亚毫米星系的远红外/射电比率似乎很低,其中一些是合并驱动的星暴。
2013-08-20 astro-ph.CO
Modeling IR Spectral Energy Distributions: A Pilot Study of Starburst Parameters and Silicate Absorption Curves for Some GOALS Galaxies
本文介绍了一个试点研究的光谱能量分布(SED)的拟合和推导的物理参数的19个星系观测的一部分,大天文台全天LIRG巡天(GOALS)的调查所观察到的\emph{Spitzer Space Telescope}。为此,我们使用了Dopita和他的同事在一系列论文中开发的泛谱拟合工具。我们表明,标准的李和德雷恩“天文硅酸盐”模型不能提供一个很好的适合硅酸盐吸收功能中观察到的严重尘埃熄灭($A_{\rm V} \sim 50$马格。)星爆我们已经得出了一个经验适合在这些对象中的“星爆硅酸盐”的吸收。这种吸收曲线与硅酸盐颗粒在星暴环境中比在本地银河系星际介质中系统性地更大是一致的。我们证明了敏感性的SED拟合每个拟合参数,并得出这些参数的星系没有嵌入AGN。这种方法简单,并提供了合理的强大和统一的参数的星暴,特别是至于恒星形成率,人口的老恒星,紧凑的星暴区域和总前景消光的关注。然而,化学丰度和光学消光不能可靠地确定通过这种分析,和光学SED也将需要提供一个完整的表征的星爆区和周围的星系。
2010-12-10 astro-ph.CO
Evaluating the Calorimeter Model with Broadband, Continuous Spectra of Starburst Galaxies Observed with the Allen Telescope Array
虽然正常星系的远红外线和厘米波射电光度之间的关系是天文学中最引人注目的相关性之一,但对其物理基础缺乏坚实的理解。在一种解释中,“量热计模型”,宇宙射线电子的快速同步辐射冷却在再现观察到的线性关系中是必不可少的。然而,观测到的射电光谱比预期的冷却同步辐射要浅。在Thompson等人(2006)中,提出了一个简单的参数化模型来解释即使在存在快速同步加速器冷却的情况下,通过考虑电离损失和其他冷却机制,也可能出现相对较浅的观测光谱。在42单元艾伦望远镜阵列的调试期间,我们在1至7 GHz的频率范围内观测了星暴星系M82,NGC 253和Arp 220,获得了这些源前所未有的宽带连续射电光谱。我们结合我们的观察与高频数据从文献中分离到热和非热成分的光谱。所有的非热组件陡峭的厘米波政权,不能很好地模拟为简单的幂律。当选择合理的参数时,Thompson等人的模型与我们的M82结果一致,并且我们的结果实际上显著缩小了允许的模型参数的空间。该模型与我们的NGC 253数据仅略微一致。假设Thompson等人的模型,在M82和NGC 253中排除了p = -2.5的陡峭电子能量注入指数,置信度>99%。我们详细描述的观测程序,校准方法,分析,和一致性检查用于宽带光谱观测与艾伦望远镜阵列。
2009-11-30 astro-ph.CO astro-ph.IM
Diffuse Hard X-ray Emission in Starburst Galaxies as Synchrotron from Very High Energy Electrons
[Abdriged]星暴星系弥散硬X射线(2 - 10 keV)辐射的起源是一个长期存在的问题。我们认为,同步辐射的10 - 100 TeV的电子和正电子(e+/-)可以有助于这种发射,因为恒星爆发有很强的磁场。在这些能量下,我们考虑了三种e+/-的来源:(1)由超新星遗迹直接加速的初级电子;(2)由CR质子与星暴致密ISM中气体核之间的非弹性碰撞产生的介子次级e+/-;(3)由10 - 100 TeV伽马射线与星暴强远红外辐射场之间的相互作用产生的e+/-对。我们建立了银河系中心(R <= 112 pc),NGC 253,M82和Arp 220的核中CR人口的单区稳态模型,假设电子和质子的幂律注入谱。我们比较这些模型,以现存的无线电和GeV和TeV的伽马射线数据,这些恒星爆发,并计算这些恒星爆发的漫射同步X射线和逆康普顿(IC)光度。如果初级电子谱扩展到~PeV的能量,并具有类似于银河值的质子/电子注入比,我们发现同步加速器贡献了2 - 20%的未分辨的扩散硬X射线发射。逆康普顿辐射同样是这些恒星爆发中未分辨的X射线辐射的一小部分,从银河系中心的0.1%到Arp 220核的10%。我们还模拟了一般的星爆,包括亚毫米星系,在FIR-X射线关系的背景下,发现高达2%,在密集的星爆与我们的基准假设。中微子和TeV γ射线数据可以进一步限制星暴的同步X射线发射。我们的模型不限制硬同步X射…
2013-05-24 astro-ph.CO astro-ph.HE