Full of Orions: a 200-pc mapping of the interstellar medium in the redshift-3 lensed dusty star-forming galaxy SDP.81
基于高分辨率、多波段ALMA观测的FIR连续谱、CO阶梯和[CII]谱线，对SDP. 81（一个z=3.042的强引力透镜尘埃恒星形成星系）的星际介质性质进行了亚千秒差距分辨研究.使用一个可变平面透镜建模代码，我们实现了一个中位数源平面分辨率为200 pc。我们使用光子主导区（PDR）模型来推断恒星形成气体在200 pc尺度上的物理条件--远紫外场强度、密度和PDR表面温度，发现远紫外场强度约为10^3-10^4 G 0，气体密度约为10^5 cm^-3，云表面温度高达1500 K，与猎户座梯形区的情况相似。[CII]发射比FIR连续谱明显更长：约50%的[CII]发射出现在FIR明亮区域之外。在整个源中，[CII]/FIR的分辨比值变化几乎为2 dex，在恒星形成的团块中，这一比值下降到约2x 10 ^-4。所观察到的[CII]/FIR赤字的趋势是一致的热饱和的C+精细结构水平占用在高气体温度。我们使源平面重建的所有发射线和连续数据公开。
2020-04-06 astro-ph.GA
A physical model for the [CII]-FIR deficit in luminous galaxies
对z~0的明亮恒星形成星系的158微米电离碳（[CII]）的观测表明，它们的[CII]与远红外（FIR）光度之比系统地低于那些中等恒星形成星系。在本文中，我们提供了一个理论的起源，这种所谓的“[CII]赤字”的星系。我们的模型将星际介质视为具有径向分层化学和热特性的云的集合，这些特性由云的体积和表面密度以及它们所暴露的星际辐射和宇宙射线场决定。[CII]发射来自外部的HI主导的云层，以及来自氢是H2但碳主要是C+的区域。相比之下，云的最屏蔽的区域是由CO占主导地位，并产生很少的[CII]排放。这提供了一个自然的机制来解释观测到的[CII]-恒星形成关系：星系的恒星形成率在很大程度上是由其云的表面密度驱动的。随着这一比例的上升，CO占主导地位的阶段中产生少量[CII]排放的气体比例也会上升。我们的模型进一步表明，高z源的[CII]-FIR关系与目前的那些源相比，明显的偏移可能是由于早期系统性较大的气体质量引起的：具有大气体质量的星系即使在相对适度的表面密度下也可以维持较高的恒星形成速率，从而使大量的[CII]发射与快速的恒星形成共存。
2017-02-01 astro-ph.GA
The Origins of [CII] Emission in Local Star-forming Galaxies
[CII] 158 um精细结构线是在本地恒星形成星系中观察到的最亮发射线。作为气相星际介质的主要冷却剂，[CII]平衡了加热，包括远紫外光子，其通过光电效应加热气体。然而，[CII]发射的起源仍然不清楚，因为C+可以在星际介质的多个相中找到。在这里，我们测量的分数[CII]发射起源于电离和中性气体相附近星系的样本。我们使用[NII] 205 μ m精细结构线来追踪电离介质，从而消除了[CII]/[NII] 122 μ m比值中存在的强密度依赖性。利用KINGFISH和Beyond the Peak Herschel程序探测到的FIR [CII]和[NII]发射，我们表明60-80%的[CII]发射来自中性气体。我们发现，[CII]起源于中性介质的分数有一个弱的依赖于尘埃温度和恒星形成的表面密度，和气相金属丰度的依赖性较强。在富含金属的环境中，相对较冷的电离气体对总[CII]排放的贡献比低丰度时大得多，这与先前的预期相反。提供了这种金属丰度趋势的近似校准。
2017-07-14 astro-ph.GA
Full disc [CII] mapping of nearby star-forming galaxies: SOFIA FIFI/LS observations of NGC 3627, NGC 4321, and NGC 6946
本研究利用SOFIA FIFI/LS对三个邻近恒星形成星系进行亚千秒差距尺度[CII]映射，发现[CII]与恒星形成率的关系在星系间及星系内不同环境存在差异，表明[CII]作为恒星形成示踪剂的复杂性，为后续校准提供基础。
2025-02-17 astro-ph.GA
A kiloparsec view of a typical star-forming galaxy when the Universe was ~1 Gyr old. Part I. Outflow, halo, and interstellar medium properties
我们提出了新的阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列（ALMA）观测的[CII] 158 $μ$ m过渡和尘埃连续体在HZ 4，一个典型的恒星形成星系时，宇宙只有$\sim1$回旋老（$z\approx5.5$）。我们的高$\approx0.3$ "空间分辨率使我们能够研究[CII]线发射，恒星形成率（SFR）和远红外（FIR）发射之间的关系$\sim2$千秒差距的空间尺度。在HZ 4的中央$\sim$ 4 kpc中，[CII]/FIR比在全球尺度上以及在$\sim$ 2 kpc的空间分辨尺度上都是$\sim3\times10^{-3}$，与在局部中等星暴星系如M82或M83中观察到的比相当。对于第一次在一个单独的正常星系在这个红移，我们发现从中央恒星形成区流出的气体在星系的短轴方向的证据。流出的预计速度为$\sim400$ km s $^{-1}$，中性气体质量流出速率是中心区域SFR的$\sim3-6$倍。最后，我们检测到的[CII]发射，或“[CII]晕”，超出了恒星形成盘，直径为$\sim12$千秒差距的大小扩散组件。最有可能的是，流出物的速度大约是系统逃逸速度的一半，部分地助长了[CII]扩展发射。连同HZ 4的运动学分析（在即将发表的论文中提出），分析支持HZ 4是一个典型的恒星形成盘在$z\sim5$与星际介质（ISM）的条件类似于今天的星系形成恒星在类似的水平，驱动银河外流，…
2021-01-13 astro-ph.GA
Velocity dispersion in the interstellar medium of early galaxies
利用[CII] $158μ\rm{m}$谱线研究了再电离时期（EoR）星系的空间分辨视向速度色散结构。我们的实验室是一个模拟的原型莱曼break星系，“小苍兰”，SERRA套件的一部分。分析包括红移范围6 < z < 8，当小苍兰处于非常活跃的组装阶段时。我们使用[CII]高光谱数据立方体为三个动态不同的演化阶段（z=7.4的螺旋盘，z=8.0的合并和z=6.5的扰动盘）构建速度色散图。在0.005”（$\simeq 30 pc$）的高空间分辨率下，观测到的光度加权平均速度色散为$σ_{\rm{CII}}$ ~23-38 km/s，最大值属于高结构扰动盘阶段。低分辨率的观测往往会高估$σ_{\rm CII}$值，这是由于光束拖尾效应取决于特定的星系结构。对于0.02”（0.1”）的角分辨率，平均速度色散比实际速度色散大16-34%（52-115%）。小苍兰星系中的[CII]发射气体的Toomre参数$\mathcal{Q}$ ~0.2，旋转色散比$v_{\rm c}/σ$ ~ 7，与z=2-3星系中观测到的相似。速度色散的主要能量来源是引力过程，例如合并/吸积事件;来自恒星反馈的能量输入通常是次主导的（< 10%）。最后，我们发现，解决$σ_{\rm{CII}} - Σ_{\rm SFR}$关系是相对平坦的$0.02<Σ_{\rm SFR}/{{\rm M}_{\odot}} \m…
2020-09-10 astro-ph.GA
Molecular excitation in the Interstellar Medium: recent advances in collisional, radiative and chemical processes
我们回顾了星际介质中的不同激发过程
2013-10-30 astro-ph.GA physics.chem-ph
Ionized carbon as a tracer of the assembly of interstellar clouds
分子氢云是星际介质的关键组成部分，因为它们是恒星的诞生地。它们嵌入弥漫在星际空间的原子气体中。然而，分子云如何从原子气体中聚集并与原子气体相互作用的细节在很大程度上仍然未知。通过SOFIA（Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy）的FEEDBACK计划对天鹅座地区电离碳158~ $μ$ m谱线CII的新观测，我们提供了令人信服的证据，证明CII揭示了云系之间的动力学相互作用。这个过程既不是完全分子云的正面碰撞，也不是仅仅原子云的温和合并。此外，我们还证明了与DR 21和W75 N恒星形成区相关的致密分子云以及速度较高的云嵌入原子气体中，并且所有组件都在大范围的速度（20 km/s）内相互作用。原子气体的密度为100 cm $^{-3}$，温度为100 K。我们的结论是，CII 158 $μ$ m线是一个很好的示踪剂，见证了云的相互作用过程，并预计在其他地区进一步检测到这种现象
2023-02-18 astro-ph.GA
Star formation law in the EoR from [CII] and CIII] lines
利用[CII] 158 $μ$ m（及其与恒星形成率的已知关系）和CIII] $λ$ 1909 m发射线数据，提出了一种新的方法，可以同时反演星系再电离时期（EoR）的恒星形成规律和星际介质性质.该方法，基于马尔可夫链蒙特卡罗算法，允许确定目标星系的平均密度，$n$，气体金属丰度，$Z$，和爆发参数，$κ_s$，量化偏离肯尼库特-施密特关系。作为一个应用，我们考虑COS-3018（z=6.854），迄今为止在[CII]和CIII]中发现的唯一EoR Lyman Break星系。我们发现COS-3018是一个中等的星爆（$κ_s \approx 3$），具有$Z\approx 0.4\, Z_{\odot}$和$n \approx 500\, {\rm cm^{-3}}$。我们的方法将最佳地应用于联合ALMA和JWST目标。
2020-03-13 astro-ph.GA
Resolving the interstellar medium in the nuclear region of two z=5.78 quasar host galaxies with ALMA
我们目前的ALMA观测的[CII] 158 $μ$ m精细结构线和尘埃连续辐射的两个类星体，SDSS J104433.04-012502.2和SDSS J012958.51-003539.7，在z=5.78。ALMA在0.2“分辨率下的观测映射了kpc尺度上的尘埃和气体。空间分辨的发射显示出类似的趋势，减少[CII]-FIR的比率与FIR表面亮度的增加，被发现在红外发光的星系与激烈的恒星形成。我们确认了先前在SDSS J 0129 -0035中发现的[CII]发射的速度梯度。在SDSS J1044-0125中未检测到订单移动的明确证据。速度图和PV图也表明这两个物体中存在湍流气体团。我们初步探测到一个[CII]峰值偏移4.9千秒差距的SDSS J1044-0125以东。这可能与一个下落的伴星或气体流出的节点有关。所有这些结果表明，在这些年轻的类星体-星爆系统的核区域的ISM显着的动力学演化。我们用旋转圆盘模型拟合了SDSS J 0129 -0035的[CII]发射的速度图。结果表明，在[CII]发射区内存在一个倾角为16 +/- 20度的正面系统，并将宿主星系动力学质量的下限限制为2.6 × 10^10 Msun。SDSS J 0129 -0035和其他拥有超大质量黑洞的年轻类星体的质量可能在10^7 ~ 10^8 Msun的数量级，它们的质量很可能接近于本地星系定义的黑洞和宿主星…
2019-10-17 astro-ph.GA
Spatially resolved molecular interstellar medium in a $z=6.6$ quasar host galaxy
本文报道了在$z=6.6$对类星体J 0305 $-$ 3150的宿主星系中星际介质的CO（6-5），CO（7-6）和[CI]谱线以及尘埃连续谱的高空间分辨率（0.4”，2.2kpc）观测。这些，加上档案[CII]数据在可比的空间分辨率，使空间分布和运动学之间的ISM在不同阶段的研究。当比较CO、[CII]和尘埃连续谱的径向廓线时，我们发现CO和尘埃连续谱具有相似的空间分布，两者都比[CII]延伸得小，这表明CO和尘埃连续谱追踪的是同一种气体成分，而[CII]追踪的是一种更延伸的气体成分。此外，我们得到的径向配置文件的[CII]/CO，[CII]/远红外（FIR），CO/FIR，和尘埃连续$S_{98.7 \rm GHz}/S_{258.1 \rm GHz}$比。我们发现随着半径的增加，$S_{98.7 \rm GHz}/S_{258.1 \rm GHz}$比减小，这可能表明尘埃光学厚度随着半径的增加而减小。我们还检测到一些ISM线和连续辐射的同伴星系以前发现的领域周围的J 0305 $-$ 3150。通过比较线-线比和线-FIR比，我们发现类星体和它的伴星系之间没有显著的差异。
2022-04-02 astro-ph.CO astro-ph.GA
NOEMA observations of GN-z11: Constraining Neutral Interstellar Medium and Dust Formation in the Heart of Cosmic Reionization at $z=10.6$
利用NOEMA对z=10.6的GN-z11进行深毫米观测，未探测到尘埃连续谱和[CII]线，给出尘埃质量与分子气体质量上限，表明该星系尘埃贫乏，需更深观测以研究早期宇宙尘埃形成。
2023-09-05 astro-ph.GA
Tracing the formation of molecular clouds via [CII], [CI] and CO emission
如果我们有一个可靠的观测示踪剂来追踪形成云的气流，那么我们对分子云如何在星际介质（ISM）中形成的理解将大有帮助。单电离和中性碳（[CII]，[CI]）的精细结构发射和CO的旋转线发射都被观察到与分子云。然而，目前还不清楚这些示踪剂是否可以用来研究气体流入到正在聚集的云上，或者它们是否主要追踪已经聚集的云。在本文中，我们解决这个问题的帮助下，高分辨率的分子云的形成，包括一个复杂的化学和热物理的ISM治疗模拟。我们的模拟表明，[CI]和CO排放的痕量气体主要是分子，密度n ~ 500-1000 cm $^{-3}$，远大于流入气体的密度。[CII]追踪早期主要为原子的低密度物质（n ~ 100 cm $^{-3}$）。大部分的[CII]发射跟踪与[CI]或CO发射相同的结构，但一些出现在流入的气体中。不幸的是，这种辐射非常微弱，用现有的观测设施很难探测到，即使是位于星际辐射场升高的区域的云。
2019-05-12 astro-ph.GA
Measuring Interstellar Carbon Abundance via 158 um [CII] Absorption with SOFIA -- A Potential Detection, and Proof-of-Concept for Depletion Studies with Future Far-IR Facilities
本文提出通过远红外158 μm [CII]吸收线测量弥漫星际介质碳丰度与耗尽的新方法，构建432条候选视线星表，并利用SOFIA对IC342和Circinus开展试点观测，验证该方法及未来远红外设施的探测潜力。
2025-06-05 astro-ph.GA astro-ph.IM
Collisional Excitation and Weak Maser Action of Interstellar Methanimine
基于一个新的高度关联的五维势能面，用量子力学方法计算了冷H $_2$激发甲亚胺（CH $_2$ NH）的非弹性散射截面和速率系数.在深度为-374.0 cm $^{-1}$的势阱区域，该表面拟合了60000多个从头算点，均方根误差为$\sim$ 1-2 cm $^{-1}$。将旋转非弹性速率系数与光谱数据相结合，得到CH $_2$ NH向星际分子云Sgr~B2（N）的非平衡谱。在5.29 GHz的过渡$1_{10}\to 1_{11}$被发现是倒置和预测的弱脉泽发射光谱是在良好的协议与100米绿岸望远镜进行的新的观测。
2018-06-05 astro-ph.GA
The dust and [CII] morphologies of redshift ~4.5 sub-millimeter galaxies at ~200pc resolution: The absence of large clumps in the interstellar medium of high-redshift galaxies
本文介绍了ALMA波段7的深高分辨率（0.03”，200 pc）观测结果，包括从ALESS和AS 2UDS巡天中选取的四个$z\sim4.4-4.8$亚毫米星系（SMG）的尘埃连续体和[CII] $\lambda157.7μ$ m辐射。数据表明，休息帧160 $μ$米（观察到345 GHz）的灰尘排放是一致的，三个源的千秒差距尺度上的平滑形态。其中一个源UDS 47.0显示出明显的亚结构，但这也与平滑形态一致，正如模拟所示，当在高角分辨率（0.03”）和这些观测深度（$σ_{345\text{GHz}} \sim27-47μ$ Jy束$^{-1}$）下观察时，平滑指数盘可以出现团块状。四个SMG是明亮的[CII]发射体，我们从高分辨率数据中提取[CII]光谱，并恢复$\sim20-100$ %的[CII]通量和$\sim40-80$ %的尘埃连续发射，与以前的低分辨率观测相比。当逐渐减小到0.2”分辨率时，我们的图恢复了连续发射的$\sim80-100$ %，表明$\sim200$ pc尺度上分辨出了发射的$\sim60$ %。我们发现，在高红移星系的[CII]发射的空间扩展比静止帧160 $μ$ m尘埃连续的$1.6\pm0.4$的一个因素。通过考虑$L_{\text{[CII]}}$ / $L_{\text{FIR}}$比率作为恒星形成率表面密度（$Σ_{\text{SFR}}…
2018-04-10 astro-ph.CO astro-ph.GA
The ALPINE-ALMA [CII] Survey: Modelling ALMA and JWST lines to constrain the interstellar medium of $z\sim 5$ galaxies
本研究构建模型模拟 z~4-6 星系的星际介质谱线发射，探究双星及恒星形成历史突然熄灭的影响，约束了星系的 ISM 性质，并推导了可用于表征高红移星系爆发性的谱线光度与恒星形成率关系。
2024-11-12 astro-ph.GA
Synthetic [CII] emission maps of a simulated molecular cloud in formation
C-$^{+}$离子是星际气体的重要冷却剂，因此[CII]精细结构线在星际介质中经常被观测到。然而，[CII]排放气体的物理和化学性质仍不清楚。我们进行非LTE辐射传输模拟与RADMC-3D研究[CII]线发射从一个年轻的，湍流分子云开始恒星形成之前，使用SILCC-Zoom项目的数据。[CII]发射的光学厚度超过可观测面积的40%，具有$I_{[\textrm{CII}]} > 0.5$ K km s $^{-1}$。为了确定[CII]发射气体的物理性质，我们将[CII]发射视为光学薄。我们发现，[CII]发射主要来自冷，中等密度的气体（$40 \lesssim T \lesssim 65$ K和$50 \lesssim n \lesssim 440$ cm $^{-3}$），主要由原子氢和有效的视觉消光之间的$\sim 0.50$和$\sim 0.91$。以分子氢为主的气体仅贡献总[CII]线发射的$\lesssim$ 20%。因此，[CII]不是一个很好的示踪剂CO暗H $_2$在这个早期阶段的云的生命。我们还发现，总气体，H和C $^+$柱密度都与集成[CII]线发射，幂律斜率范围从0.5到0.7。此外，总柱密度和[CII]线发射之间的中值比为$Y_{\rm CII}\approx 1.1 \times 10^{21}$ cm $^{-2}$（K km s $^{-1}$）…
2018-09-27 astro-ph.GA astro-ph.SR
[CII] 158 micron line detection of the warm ionized medium in the Scutum--Crux spiral arm tangency
HIFI GOT C+银道面[CII]光谱巡天探测到在旋臂相切处有强烈的辐射。我们利用盾壳-十字星（Scutum-Crux，S-C）相切于i = 30 degs附近的独特观测几何，探测由[CII]追踪的暖电离介质（WIM）分量，并研究螺旋密度波对星际介质（ISM）气体的影响。我们比较[CII]速度特征与辅助HI，12 CO和13 CO数据附近的切向速度在每个经度分离的冷中性介质和温暖的中性+电离成分的S-C切线，然后我们确定[CII]发射在最高的速度没有任何贡献的12 CO云，作为WIM。我们提出了GOT C+结果的S-C相切。我们解释的扩散和扩展过剩[CII]排放在和以上的切向速度所产生的电子为主的温暖的电离气体中的WIM。我们得到了每个经度上的电子密度在0.2 ~ 0.9 cm^-3之间，比H α和脉冲星色散的平均值高出几倍。我们将S-C切线中的过量[CII]解释为螺旋密度波引起的WIM的冲击压缩。
2012-05-02 astro-ph.GA
Probing the interstellar medium of the quasar BRI0952-0115, an analysis of [CII], [CI], CO, OH, and H2O
本研究通过多波段ALMA数据分析高红移类星体BRI0952-0952的星际介质，结合更新的透镜模型与辐射转移模拟，发现其同时存在AGN活动与极端星暴迹象，可能处于演化过渡阶段。
2023-12-15 astro-ph.GA
The Strikingly Uniform, Highly Turbulent Interstellar Medium of the Most Luminous Galaxy in the Universe
在z = 4.601和L_bol = 3.5 x 10^14 Lsun的观测值下，W 2246 -0526是宇宙中已知最明亮的星系，拥有一个深埋的活动星系核（AGN）/超大质量黑洞（SMBH）。W2246-0526是由广角红外巡天探测器（WISE）发现的，根据其光度和尘埃温度，它被归类为热尘暗星系（Hot DOG）。在这里，我们提出了空间分辨ALMA [CII] 157.7微米的观测W2246-0526，提供独特的洞察其星际介质（ISM）的运动学。测得的[CII]与远红外线的比值约为2 x 10^-4，这意味着ISM条件只能与当今本地宇宙中最模糊、最致密的恒星爆发和活动星系核相比。空间分辨的[CII]谱线非常均匀且非常宽，500-600 km/s宽，在整个星系中延伸约2.5 kpc，具有适度的剪切。如此大的、均匀的速度分散表明是一种高度湍流的介质。W2246-0526在注入ISM的能量和动量方面是不稳定的，这强烈表明气体正被各向同性地吹离系统，可能反映了在成为未被遮蔽的类星体的道路上的一种宣泄状态。W2246-0526提供了一个非凡的实验室，用于研究和模拟强反馈下极端环境中气体的性质和运动学，当时宇宙是当前年龄的1/10：一个推动星系形成期间可以达到的极限的系统。
2015-11-12 astro-ph.GA
The nature of the [CII] emission in dusty star-forming galaxies from the SPT survey
本文利用APEX和Herschel对20个2.1 < z < 5.7的强透镜尘埃星系进行了[CII]观测。这些源是根据南极望远镜巡天的1.4毫米通量（S_1.4毫米> 20毫焦）选择的，远红外（FIR）光度是根据广泛的光度数据确定的。在17个源中稳健地检测到[CII]线，除一个外，所有源都被光谱分辨。在[CII]中观察到的20个源中有11个也具有来自ATCA的低J CO检测。与中等和高J CO线从ALMA的比较显示一致的[CII]和CO速度分布，这表明这些物种之间几乎没有差异透镜。[CII]，低J CO和FIR数据使我们能够约束的星际介质的属性。我们发现[CII]与CO（1-0）的光度比在5200 +- 1800的SPT样品中，散射明显小于其他样品。该谱线比可以通过[CII]和CO发射气体的介质来最好地描述，其中[CII]的激发温度高于CO的激发温度，高CO光学深度tau_CO >> 1，并且低至中等[CII]光学深度tau_CII ~< 1。光解离区域的几何结构允许这样的条件。
2015-02-10 astro-ph.GA
[CII] 158 micron Emission from the Host Galaxies of Damped Lyman Alpha Systems
几十年来，人们一直通过观测背景类星体的吸收线系统来研究高红移星系周围的气体。然而，它已被证明很难识别和表征的星系与这些吸收器由于星系的内在昏暗相比，类星体在光学波长。利用阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列，我们报告的检测[CII] 158微米线和尘埃连续辐射从两个星系与两个这样的吸收在红移z~4。我们的研究结果表明，这些高金属量吸收剂的主机具有类似于大质量恒星形成星系的物理特性，并嵌入在丰富的中性氢气水库，远远超出这些星系的恒星形成星际介质。
2017-03-22 astro-ph.GA
VALES: II. The physical conditions of interstellar gas in normal star-forming galaxies up to z=0.2 revealed by ALMA
利用阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列（ALMA）新的波段3 CO（1-0）观测资料，研究了瓦尔帕莱索ALMA谱线发射巡天（VALES）中存在的0.03< $z$ <0.2的27个尘埃主序星形成星系的星际气体中的物理条件。该样本取自赫歇尔天体物理太赫兹大区域巡天（HATLAS）中$\sim$ 160 deg $^{2}$以上的远红外明亮星系，该巡天由赫歇尔[CII] 158 $μ$ m光谱学和远红外（FIR）光度学覆盖。在26个源中，在>5 $σ$处检测到[CII]和CO线。我们发现我们的样品的平均[CII] CO（1-0）光度比为3500 $\pm$ 1200，这与以前的研究一致。使用[CII]，CO和FIR测量作为诊断的星际介质的物理条件，我们比较这些观测的预测的光解区（PDR）模型，以确定气体密度，表面温度，压力和强度的入射远紫外（FUV）辐射场，$G_{0}$，归一化的哈宾场。当采用标准调整时，我们的大多数样品表现出4 < $\log n/\mathrm{cm}^{3}$ < 5.5的氢密度，并且经历强度为2 < $\log G_0$ < 3的入射FUV辐射场。与不同红移的星系样本的比较表明，FUV辐射场的平均强度在红移$z\sim$ 6.4之前似乎是恒定的，然而中性气体密度随着红移的增加而增加$\sim$ 100倍，无论对我们的观测量进行各种调整，这种情况都持续存在。这种演变可…
2016-11-17 astro-ph.GA
Star formation and the interstellar medium in z>6 UV-luminous Lyman-break galaxies
我们提出了阿塔卡马大型毫米波阵列（ALMA）探测原子碳线和尘埃连续辐射在两个紫外光星系在红移6。这些星系的远红外（FIR）光度远低于类似的星爆在后来的宇宙时代，表明在尘埃性质的红移的演变，在协议的演变中看到的紫外线（UV）衰减的尘埃。发现[CII]与FIR的比值高于低红移时的比值，这表明在再电离时期内，[CII]应该很容易被ALMA探测到。其中一个星系表现出复杂的合并性质，质量较小的分量主导紫外线辐射，质量较大的分量主导远红外线和连续谱。利用星际碳原子谱线推导出系统红移，我们研究了高z星系中莱曼α辐射的速度。与以前的工作相比，我们没有发现在高红移时莱曼α速度位移降低的证据。我们观察到从z $\sim$ 2到z $\sim$ 6的速度变化增加，与IGM吸收增加的影响一致。
2015-05-22 astro-ph.GA
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
An ALMA multi-line survey of the interstellar medium of the redshift 7.5 quasar host galaxy J1342+0928
利用ALMA观测资料，研究了类星体ULAS-J1342 + 0928的主星系（z = 7.54）的尘埃连续谱和星际介质发射的远红外线.用八种不同的光谱设置对尘埃连续体的Rayleigh-Jeans尾部进行了很好的采样，从修改后的黑体拟合中，我们得到了β = 1.85 +-0.3的发射率系数。假设尘埃的标准温度为47 K，则尘埃质量为0.35 × 10^8 Msol，恒星形成速率为150 +-30 Msol/年。我们对[CII]_158、[OIII]_88和[NII]_122原子精细结构谱线进行了> 4 σ的检测，并对[CI]_369、[OI]_146和[NII]_205发射进行了限制。我们还报告了Jup>= 7的CO旋转线的多个极限，以及对四条CO线（Jup = 11，10，8，7）的堆叠的试探性3.3sigma检测。我们发现线赤字是在协议与本地超亮红外星系。[NII]_122和[CII]_158谱线的比较表明，[CII]_158的发射主要来自中性介质，我们估计J1342 + 0928中的光离解区域的密度<~5x10^4cm ^-3。这些数据表明，约16%的氢处于电离状态，HII区的电子密度很高，n_e> 180 cm ^-3。我们的观测结果支持气体尘埃比<100，星际介质的金属丰度与太阳值相当。这里提供的所有测量结果都表明，J1342 + 0928的宿主星系高度富集金属和尘埃，尽…
2019-06-20 astro-ph.GA
The Close AGN Reference Survey (CARS). Discovery of a global [CII] 158 $μ$m line excess in AGN HE1353-1917
[CII]158 $μ$ m线是最强的远红外线之一，也是星系星际介质中重要的冷却剂，可以到达高红移。[CII]的激发是复杂的，可以在低红移下详细研究。在这里，我们报告的最高的全球[CII]过剩相对于FIR光度在附近的活动星系核宿主星系HE 1353 -1917的发现。这个星系是五个目标样本中的例外，因为AGN电离锥和射电喷流直接拦截冷星系盘。因此，大量的多相气体外流千秒差距尺度嵌入在一个扩展的窄线区域。由于HE 1353 -1917是区别于我们的四个明亮的活动星系核的这些特殊性质，我们建议，在活动星系核宿主星系的全球[CII]过剩可能是一个多相的活动星系核驱动的外流与高质量加载因子的直接签名。
2019-05-24 astro-ph.GA
SIGAME simulations of the [CII], [OI] and [OIII] line emission from star forming galaxies at z ~ 6
迄今为止，在[CII]中观测到的z>~5的近40个恒星形成星系（不包括类星体）中，近一半在[CII]中要么非常微弱，要么根本没有被探测到，并且远远低于基于恒星形成率（SFR）和[CII]光度之间的局部关系的预期。结合星系的宇宙学变焦模拟和银河系毫米/亚毫米辐射模拟器（SIMULATOR of GALAXY MMIMIMETER/SUBMMIMIMERIUM EMISSION，SIGAME），我们模拟了30个恒星形成率为3- 23 Msun/yr，恒星质量为0.7-8 × 10^9 Msun，金属丰度为0.1-0.4 × Zsun的主序星星系的多相星际介质（ISM）及其在[CII]，[OI]和[OIII]中的辐射。模拟结果能够再现上述z>5时的[CII]-昏暗，与已有的3个z>~5的[OIII]探测结果中的2个相匹配，并且与局部星暴星系的[OI]和[OIII]光度与SFR的关系基本一致。我们发现，[CII]发射主要是由弥漫的电离气相和分子云，平均贡献约66%和约27%，分别。因此，仅占总气体质量约10%的分子气体比占总气体质量约85%的电离气体更有效地发射[CII]。主成分分析表明，[CII]光度与恒星形成活动以及平均金属丰度相关。我们模拟的低金属丰度以及它们的低分子气体质量分数可以解释它们的[CII]-微弱，我们认为这些因素也可能是在这些早期观测到的[CII]-微弱正常星系的原因。
2017-08-16 astro-ph.GA
[CII] 158 μm self-absorption and optical depth effects
上下文[CII] 158 μm远红外线（FIR）精细结构谱线是恒星形成星际介质（ISM）最重要的冷却谱线之一。高光谱分辨率的观测表明，[CII]发射线轮廓的复杂结构。目标。我们的目标是确定在[^{12}CII]中观察到的复杂轮廓是由于沿着视线的单个速度分量还是基于[^{12}CII]和同位素[^{13}CII]线轮廓的比较的自吸收。方法.与M43、Horsehead~PDR、Monoceros~R2和M17~SW中的SOFIA/upGREAT 7像素阵列接收器深度集成，可检测光学薄的[^{13}CII]发射线以及[^{12}CII]发射线，具有高信噪比。我们首先从单组分模型导出[^{12}CII]光学深度和[CII]柱密度。然而，所观察到的复杂的线轮廓需要具有发射背景和吸收前景的双层模型。多分量速度拟合允许我们导出[CII]气体的物理条件：柱密度和激发温度。结果我们在所有四个源中发现了中等到高的[^{12}CII]光学深度，并在Mon R2和M17 SW中发现了[^{12}CII]的自吸收。温暖背景发射的高柱密度对应于高达41 mag.的等效Av。前景吸收需要大量的冷而致密的[CII]气体柱密度，等效Av范围高达约13 mag. Conclusions。暖背景材料的柱密度需要多个光子主导区域（PDR）表面沿视线和速度堆叠。吸收中检测到的致密且冷的前景[CII]气体的大量柱密度无法用…
2020-02-28 astro-ph.GA
The [CII] Deficit in LIRGs and ULIRGs is Due to High-Temperature Saturation
目前的预测线比从光离解区域（PDR）在星系中采用的理论模型，考虑只有个别包裹的PDR气体，每个特征在于本地密度和远紫外辐射场。然而，这些量并不是直接从未分辨的星系中测量出来的，这使得理论和观测之间的联系变得模糊不清。我们开发了一个模型，使用星系平均，可观测的输入来解释和预测测量的[CII]精细结构线在发光和超亮红外星系。我们发现，在最高的红外表面亮度系统中观察到的[CII]赤字是在气体温度高于91 K时饱和上层精细结构过渡态的自然结果。为了重现亏损星系中[CII]/FIR比值的测量振幅，我们要求[CII]跟踪这些系统中所有气体的大约1--0 -17%，大致独立于IR表面亮度，并与观测到的[CII]与CO（1- 0）线比值一致。计算这个分数的值对理论模型来说是一个挑战。困难可能在于正确处理分子和离解气体的拓扑结构，不同的描述可以通过在参数空间尚未探测的区域中的[OI]63微米线在观测上区分，允许PDR发射线不仅探测恒星形成的影响，而且探测星际气体的状态和配置。
2015-10-01 astro-ph.GA
Large-scale mapping of the massive star-forming region RCW38 in the [CII] and PAH emission
利用[CII] 158 μ m谱线研究了大质量星团RCW 38周围的星际介质的大尺度结构和多环芳烃（PAH）的辐射.我们在一台角分辨率为~ 1.5的100厘米球载望远镜上用法布里-珀罗光谱仪对RCW~38进行了~30'× 15'的[CII]谱线测绘。我们将[CII]强度图与AKARI卫星获得的PAH和尘埃排放图进行了比较。[CII]辐射在星系团周围呈现出高度不均匀的分布，表现出从中心向北和向东广泛延伸的结构。[CII]的强度迅速下降向西南方向，在那里一个CO云似乎占主导地位。我们利用2.5-5 μ m的光谱将ISM结构周围3-160 μ m的光谱能量分布分解为PAH以及冷暖尘埃成分。我们发现，[CII]排放空间对应的PAH排放比灰尘排放，确认的相对重要性的多环芳烃的光电加热的气体在光解离区域。根据我们的观测结果，一个天真的解释表明，与RCW 38相关的分子云位于星团的侧面和后面。
2013-07-01 astro-ph.GA
The Spatially Resolved [CII] Cooling Line Deficit in Galaxies
我们目前的[CII] 158微米测量超过15,000个解决区域内的54个附近的星系的KINGFISH计划调查所谓的[CII]“线冷却赤字”长期以来已知发生在不同的光度星系。样品中[CII]/TIR比值范围为1%以上至0.1%以下，平均值为0.48 ± 0.21%。我们发现，24 μ m发射的表面密度占主导地位，[CII]/TIR随着nuInu{24 μ m}的增加而下降。偏离这一总体下降与气相金属丰度的变化相关，在固定的表面亮度下，较高的金属丰度与较深的赤字相关。我们补充了本地样本与解决[CII]测量附近的亮红外星系和高红移源从z=1.8-6.4，发现恒星形成率密度驱动的持续趋势加深[CII]赤字在SFRD的6个数量级。这种相关性的紧密性表明，近似的恒星形成率密度可以直接从全球测量[CII]/TIR估计，并提供了这样做的关系。几个低光度的活动星系核主机在样品中显示额外的和显着的中心抑制[CII]/TIR，但这些赤字增强发生在那些活动星系核与最高的X射线光度，而是那些具有最高的中心星光强度。总之，这些结果表明，星系中的[CII]冷却线赤字可能是由星际气体中的局部物理现象引起的。
2016-11-04 astro-ph.GA
Searching for converging flows of atomic gas onto a molecular cloud
我们提出了新的观测[CII]精细结构线发射从一个孤立的分子云使用upGREAT仪器机载SOFIA。这些数据进行了分析，连同档案CO=1-0和HI 21厘米的发射光谱，以调查收敛的原子气体流在分子云的形成中的作用。明亮的[CII]发射在整个映射区域被检测到，这可能源于云内新生恒星产生的紫外辐射场激发的光解区域。在[CII]光谱的空间平均后，我们确定了HI 21 cm线最亮的速度间隔内的弱[CII]发射;这些相对于CO和明亮[CII]发射的速度蓝移了4 km/s。亮度温度，速度色散，并与HI 21厘米速度对齐连接此[CII]发射组件的冷，中性原子气体的星际介质（CNM）。我们建议，这CNM功能是吸积流到远侧现有的分子云。质量下降率为3.2 × 10 **{-4} Msun/yr。在[CII]或HI 21 cm谱线中，没有直接证据表明存在会聚流。
2022-11-10 astro-ph.GA
The Survey of Lines in M31 (SLIM): The Drivers of the [CII]/TIR Variation
[CII] 158 $\,μ$ m发射线与总红外发射（TIR）的比值通常被用作星际介质中尘埃吸收的远紫外（FUV）光子的光电（PE）加热效率（$ε_{\rm PE}$）的代表。在附近的星系M31中，我们测量到[CII]/TIR的强烈径向变化，我们排除了由于$ε_{\rm PE}$的内在变化。[CII]/TIR不能作为$ε_{\rm PE}$的替代，因为TIR测量的是所有的尘埃加热，而不仅仅是能够从尘埃颗粒中发射电子的FUV光子的贡献。使用从FUV到远红外（FIR）的广泛多波长覆盖，我们推断衰减的FUV发射（$\rm UV_{att}$）和总衰减通量（$\rm TOT_{att}$）。我们发现[CII]/TIR与$\rm UV_{att}$ / $\rm TOT_{att}$有很强的相关性，这表明至少在M31中，[CII]/TIR变化的主要驱动因素之一是被吸收恒星辐射场的相对硬度。我们定义了$\rm{ ε_{PE}^{UV}}$，[CII]/ $\rm{ UV_{att}}$，它应该与实际PE效率更密切相关，我们发现在M31中的所有探索字段中基本上是恒定的（$1.85 \pm 0.8 \%$）。这表明，在其他星系中观察到的[CII]/TIR变化的一部分可能是由于被吸收的恒星辐射场的相对硬度的变化，由恒星数量，尘埃不透明度和星系金属丰度的变化引起的，尽管PE效率也可能在更广泛的环境中变…
2017-05-17 astro-ph.GA
Disentangling the ISM phases of the dwarf galaxy NGC 4214 using [CII] SOFIA/GREAT observations
[CII] 158 μ m精细结构线是星际介质（ISM）中的主要冷却线之一，是恒星形成的重要示踪线。最近Herschel/HIFI和SOFIA/GREAT的速度分辨研究表明，[CII]线可以限制恒星形成区域中ISM相的性质。[CII]线作为恒星形成的示踪剂在低金属丰度环境中特别重要，因为存在大量的CO暗气体，CO排放很弱。附近的不规则矮星系NGC 4214提供了一个很好的机会来研究一个活跃的恒星形成ISM在低金属丰度。为了研究[CII]线的起源，我们分析了NGC 4214在不同演化阶段的三个不同区域的光谱分辨[CII]线轮廓，并结合辅助HI和CO数据。我们使用SOFIA/GREAT [CII] 158 μ m观测数据、THINGS的HI数据和HERACLES的CO（2-1）数据，将光谱分辨的[CII]谱线轮廓分解为与中性原子和分子气体相关的组分。我们使用这种分解来推断在不同ISM条件下由[CII]追踪的气体质量。平均在所有地区，我们将约46%的[CII]排放与HI排放相关联。然而，我们只能将总[CII]发射的约9%分配给冷中性介质（CNM）。我们发现，约79%的总分子氢质量是不跟踪CO排放。平均而言，CO-暗气体的分数占主导地位的分子气体质量预算。这一比例似乎取决于区域的演化阶段：在NGC 4214中覆盖超级星团的区域中最高，而在更紧凑，更富含金属的区域中较低。
2016-11-07 astro-ph.GA
The [CII] 158 micron line emission in high-redshift galaxies
在158微米处的[CII]精细结构转变是冷星际气体的主要冷却线，并且是从远红外到米波长的恒星形成星系的发射线中最亮的。随着ALMA和NOEMA的出现，能够探测高红移星系中的[CII]线发射，人们越来越有兴趣使用[CII]线作为星系中气体物理条件的探测器，并作为z>4的SFR指标。在本文中，我们使用星系演化的半解析模型（G.A.S.）结合代码CLOUDY来预测大量星系在4< z<8时的[CII]光度。在这样高的红移，CMB代表了一个强大的背景，我们讨论了它的[CII]线的亮度的影响。我们研究了LCII-SFR和LCII-Zg关系，发现它们从z=4到z=8都不随红移强烈演化。具有较高[CII]光度的银河系往往具有较高的金属丰度和较高的恒星形成率，但相关性非常广泛，LCII-SFR的散射约为0.5 dex。我们的模型再现了在高红移恒星形成星系中观察到的LCII-SFR关系，[CII]光度低于当地LCII-SFR关系的预期。因此，局部观察到的LCII-SFR关系在高z下不适用。我们的模型自然会产生[CII]赤字，这似乎与我们模拟的星系中辐射场的强度密切相关。然后，我们预测的[CII]光度函数，并表明，它有一个幂律形式的LCII探测的模型与斜率α =1的范围内。斜率没有从z=4发展到z=8，但[CII]-发射体的数量密度降低了20倍。我们讨论我们的预测的背景下，目前的观测估计的微分和累积光度…
2017-11-02 astro-ph.GA
A Sample of [CII] Clouds Tracing Dense Clouds in Weak FUV Fields observed by Herschel
158 μ m的[CII]精细结构线是ISM中暖扩散气体以及分子云与其周围原子和电离包层之间界面的良好示踪剂。在这里，我们提出了从太赫兹C+（GOTC+），一个赫歇尔的重点项目，致力于研究[CII]的精细结构发射在银道面使用HIFI仪器银河观测的初步结果。我们使用[CII]发射与CO观测一起作为探测器来了解新形成的恒星对其星际环境的影响，并表征恒星形成气体的物理和化学状态。我们沿着16条视线收集数据，这些视线靠近银河系内部的恒星形成区域，靠近330度和20度。我们确定了58个[CII]组件，与高柱密度分子云跟踪13 CO排放。我们结合[CII]，12 CO和13 CO观测，以获得[CII]的物理条件-发射区域在我们的样本的高柱密度云的基础上比较结果从网格的光子主导区域（PDR）模型。从这个无偏样本中，我们的结果表明，大多数[CII]发射来自H2体积密度在10e3.5和10e5.5 cm^-3之间且FUV强度较弱（CHI_0=1-10）的云。我们发现了两个区域，在这两个区域中，我们的分析表明密度大于10 e5 cm^-3，FUV场很强（CHI= 10 e4 - 10 e6），这可能与大质量恒星的形成有关。我们认为，[CII]发射与CO同位素结合是一个很好的工具，可以区分大质量恒星形成的区域（高密度/强FUV场）和沿着视线远离大质量恒星的区域（低密度/弱FUV场）。
2010-07-28 astro-ph.GA
Bright [CII] 158$μ$m emission in a quasar host galaxy at $z=6.54$
[CII] 158 $μ$ m精细结构线是已知的追踪活跃恒星形成的区域，是冷的中性原子介质的主要冷却剂。在这篇\textit{Letter}中，我们报告了使用IRAM NOEMA毫米干涉仪在$z>6.5$已知的最亮类星体（Pan-STARRS 1选择的类星体PSO J 036.5078 +03.0498（以下简称P036+03））的宿主星系中强烈检测到[CII]线。其[CII]和总远红外光度分别为$(5.8 \pm 0.7) \times 10^9 \,L_\odot$和$(7.6\pm1.5) \times 10^{12}\,L_\odot$。这导致$L_{[CII]} /L_{TIR}$比率为$\sim 0.8\times 10^{-3}$，这是在活动星系中发现的最高值，尽管它低于在$z\sim 0$中发现的典型主序星星系的平均值。我们还报告了一个暂定的额外的线，我们确定为混合发射的$3_{22} - 3_{13}$和$5_{23} - 4_{32}$ H $_2$ O过渡。如果得到证实，这将是迄今为止最遥远的水排放探测。P036+03在静止坐标系UV和[CII]光度上都可以与$z=6.42$上目前的原型发光类星体J1148+5251相媲美。鉴于它的亮度和它在两个半球都可见（不像J1148+5251），P036+03有可能成为研究恒星形成和大爆炸后星际介质的重要实验室。
2015-04-20 astro-ph.GA
Internal structure of spiral arms traced with [CII]: Unraveling the WIM, HI, and molecular emission lanes
旋臂切线是确定星际气体组分在旋臂中的分布和研究螺旋密度波对银河系旋臂间气体影响的理想视线。本文给出了用Herschel HIFI观测的[CII]中l = 326.6 ~ 341.4度的大尺度（~ 15度）银道面位置-速度图。我们使用[CII]的l-v地图，以及那些为喜和12 CO，以获得平均谱线强度分布在每个切线的纵向范围。利用VLSR的发射特征，我们沿螺旋臂的横切线定位了[CII]、HI和~（12）CO的发射，在切线处的谱线轮廓中，[CII]有两个发射峰，一个与压缩的WIM有关，另一个与分子气体PDR有关。当表示为穿过螺旋臂的内边缘到外边缘的切口时，[CII]-WIM峰最靠近内边缘，而与分子气体相关的12 CO和[CII]位于最外边缘。HI具有更宽的发射，其中间峰位于更靠近12 CO的中间峰。螺旋臂切线的速度分辨谱线数据揭示了臂中的内部结构，定位了臂内的发射通道。我们解释过剩[CII]附近的切向速度作为冲击压缩的WIM诱导的螺旋密度波和螺旋臂的最内边缘。对于Norma和Perseus臂，我们估计[CII]-WIM中的宽度约为250 pc，12 CO中的宽度约为400 pc，[CII]和12 CO排放的总螺旋臂宽度约为500 pc。WIM中的电子密度约为0.5 cm^-3，比圆盘的平均值高出一个数量级。增强的电子密度的WIM是由螺旋密度波势的WIM压缩的结果。
2015-04-13 astro-ph.GA
The interstellar medium distribution, gas kinematics, and system dynamics of the far-infrared luminous quasar SDSS J2310+1855 at $z=6.0$
我们在$z = 6.0031$上对[CII]，CO（9 - 8）和OH $^{+}$\，（$1_{1}$-$0_{1}$）谱线以及它们向远红外发光类星体SDSS J231038.88 + 185519.7的尘埃连续辐射进行了ALMA亚kpc到kpc尺度分辨率的观测。[CII]亮度遵循平坦分布，Sersic指数为0.59。CO（9 - 8）线和尘埃连续谱可以用一个未分辨的核成分和一个扩展的Sersic成分来拟合，其Sersic指数为~1。尘埃的温度随着离中心的距离而降低。尘埃连续体的有效半径小于线辐射和尘埃质量面密度的有效半径，但与恒星形成率面密度的有效半径一致。OH PDMATHABMM1（$1_{1}$-$0_{1}$）线显示具有吸收的P-Cygni轮廓，其可指示沿视线具有$(6.2\pm1.2)\times10^{8} M_{\odot}$中性气体质量的流出。我们采用三维倾斜环模型来拟合[CII]和CO（9 - 8）数据立方体。这两条线都是旋转主导的，并跟踪相同的磁盘几何形状和气体运动。我们将从运动学模型拟合到[CII]线测量的圆旋转曲线分解为四个物质成分（黑洞，恒星，气体和暗物质）。类星体-星爆系统的中心是几千秒差距内的重子物质。我们将黑洞质量约束为$2.97^{+0.51}_{-0.77}\times 10^{9}\,M_{\odot}$;这是首次在$z\sim6$上测量黑…
2022-10-21 astro-ph.GA
C$^+$ detection of warm dark gas in diffuse clouds
我们提出的第一个结果的赫歇尔开放时间的关键程序，银河系观测太赫兹C $^+$（GOT C+）调查的[CII]精细结构线在1.9太赫兹（158微米）使用Herschel的HIFI仪器。我们在朝向银河系内部的16条视线上探测到了146个星际云。我们还获得了HI和CO同位素数据沿每个视线的物理条件在这些云的分析。在这里，我们分析了29个弥漫云（A $_{V}$ < 1.3等。）我们发现，[CII]发射一般比扩散原子云的预期强，并且在一些源中比基于其HI柱密度的预期强得多。我们发现，过量的[CII]排放在这些云是最好的解释存在一个显着的弥漫温暖的H $_2$，暗气体，组件。这是第一次对温暖的暗气体进行158微米的探测，证明了这种示踪剂在整个银河系和星系中绘制这种气体的价值。
2010-07-19 astro-ph.GA
An improved study of HCO+ and He system: interaction potential, collisional relaxation and pressure broadening
鉴于HCO+离子在星际气体中无处不在，它的化学和反应性需要特别关注。这种离子与星际介质中最丰富的扰动物种之间的最新碰撞数据的可用性是一个关键资源，以便从天文观测中得出其分子丰度的可靠值。本工作旨在为HCO+和He碰撞系统提供改进的散射参数。我们已经测试了显关联耦合团簇方法映射的原子-离子系统的短期和长期的多维势能面的准确性。的验证的方法所采用的计算的势阱已获得从实验获得的束缚态光谱参数的比较。最后，通过求解紧耦合散射方程，我们导出了HCO ~+在5-100 K温度区间内前六个转动跃迁的压力展宽和位移系数，以及直到j = 5的非弹性态-态跃迁速率。
2022-01-12 astro-ph.GA
Spatially resolved Kennicutt-Schmidt relation at z~7 and its connection with the interstellar medium properties
利用ALMA观测和GLAM贝叶斯模型，研究再电离时期5个Lyman Break Galaxies在sub-kpc尺度上的气体性质与KS关系偏离，发现其中心星暴区气体消耗极快且具有更高密度与金属丰度。
2023-09-14 astro-ph.GA
[CII] 158$μ$m emission from Orion A. II. Photodissociation region physics
[CII] 158 $μ$ m精细结构线是中等亮度远紫外（FUV）辐射场照射下中等密度光解离区（PDR）的主要冷却线。我们的目标是了解[CII]排放的起源及其与PDR中气体和尘埃的其他示踪剂的关系。其中一个重点是研究星际气体的加热效率，通过[CII]线追踪，以测试多环芳烃（PAH）分子和非常小的颗粒对中性气体的光电加热模型。我们利用了猎户座星云复合体的速度分辨[CII]线发射的平方度图，并将其分解为各个空间分量，膨胀的面纱壳，OMC 4的表面，以及与M43的致密HII区域和反射星云NGC 1977相关的PDR。我们采用赫歇尔远红外测光图像来确定尘埃的性质。此外，我们比较了斯皮策中红外测光跟踪热尘埃和大分子，和速度分辨IRAM 30 m CO（2-1）的分子气体的观测。[CII]强度与IRAC 8 $μ$ m波段的PAH发射和暖尘的远红外发射密切相关。[CII]和CO（2-1）之间的相关性在四个分区中非常不同，并且对详细的几何形状非常敏感。恒定密度PDR模型能够再现观测到的[CII]、CO（2-1）和积分远红外（FIR）强度。我们观察到猎户座酒吧后面的面纱壳的光电加热效率的强烈变化，这些变化似乎是不相关的多环芳烃的光谱特性。猎户座星云复合体的[CII]发射主要来自适度照明的PDR表面。詹姆斯韦伯太空望远镜的未来观测可以揭示可能与这些变化有关的PAH特性。
2021-11-24 astro-ph.GA
Collisional excitation and non-LTE modelling of interstellar chiral propylene oxide
利用高精度的势能面，在全量子水平上计算了环氧丙烷（CH_3CHCH_2 O）与冷He原子碰撞的第一组理论截面。通过对碰撞约化质量的标度，导出了5-30 K温度范围内与para-H2碰撞的转动速率系数。这些碰撞系数与非LTE辐射转移模型中的辐射数据相结合，以再现用Green Bank和Parkes射电望远镜对人马座B2（N）分子云进行的环氧丙烷观测。这三条吸收谱线探测了扩展的Sgr B2（N）包层外边缘的冷（~ 10 K）半透明（nH ~ 2000 cm-3）气体。环氧丙烷的衍生柱密度为Ntot ~ 3e 12 cm-2，对应于相对于总氢的丰度分数为~ 2.5e-11。目前的结果有望帮助我们了解环氧丙烷的化学，包括潜在的对映体过量，在寒冷的星际介质。
2022-02-05 astro-ph.GA astro-ph.SR
Spatially Resolved Interstellar Medium and Highly-Excited Dense Molecular Gas in the Most Luminous Quasar at z=6.327
在$z\gtrsim6$已知的200多个类星体中，只有一个天体J 0100 +2802（z=6.327）被发现拥有一个$>10^{10}M_\odot$超大质量黑洞（SMBH）。为了研究J 0100 +2802的主星系性质，我们进行了多波段ALMA观测，旨在绘制尘埃连续谱，[CII]和CO（6-5）发射线，并检测CO（11-10），CO（10-9）和CO（7-6）的高J CO线。根据高分辨率连续体观测，星系尺寸测量为$R_{\rm major}=3.6\pm0.2$ kpc。在[CII]和CO（6-5）排放中没有发现千秒差距尺度上的有序运动。测得的速度频散为161 $\pm$ 7 km s $^{-1}$，$\sim$比由局部M-$σ$关系估计的值小3倍.此外，我们发现CO排放比[CII]排放更集中（因子为1.8 $\pm$ 0.4）。与VLA检测到的CO（2-1）一起，我们测量了CO谱线能量分布（SLED），这是由两个组件模型最好的拟合，包括在$\sim24$ K处的冷组件，密度为$n_{\rm (H_2)}$ =10 $^{4.5}$ cm $^{-3}$，以及在$\sim224$ K处的暖组件，密度为$n_{\rm (H_2)}$ =10 $^{3.6}$ cm $^{-3}$。我们还拟合了尘埃连续灰体模型，这表明它具有高尘埃发射率$β\gtrsim2$或热尘埃温度$T_{\…
2019-06-17 astro-ph.GA
Spectral Confusion for Cosmological Surveys of Redshifted CII Observations
远红外冷却线是恒星形成星系光谱中普遍存在的特征。对红移精细结构线的观测为研究红移处的结构形成和星系演化提供了一个很有前途的新工具，包括再电离期和恒星形成峰期。与中性氢的巡天不同，21厘米谱线是唯一的亮谱线，红移精细结构谱线的巡天会受到谱线展宽、谱线重叠和红移源拥挤的干扰。我们使用模拟来调查由此产生的光谱混乱，并获得观测参数，以尽量减少这些影响的红移远红外线发射的双光束调查。我们生成了星系中17条最亮的远红外线的模拟光谱，覆盖了150到1300微米的波长区域，对应于红移0 < z < 7，并开发了一个简单的迭代算法，成功地识别了158微米[CII]线和其他线。虽然[CII]线是星际介质的主要冷却剂，但假设在给定的视线中观察到的最亮的线总是[CII]线，一旦包括其他线，则对模拟光谱的近似性很差。盲线识别需要检测来自同一宿主星系的较暗的伴线，这就要求测量灵敏度。观测需要中等光谱分辨率700 < R < 4000，角分辨率在20 arcsec和10 armin之间，足够窄以最小化混淆，但足够大以包括统计上有意义的源数量。
2015-05-01 astro-ph.GA
Rotational equilibrium of C$_2$ in diffuse interstellar clouds
本文通过激发模型重新分析弥漫星际云中C$_2$的转动平衡，发现化学形成激发可解释高转动能级观测并消除密度与辐射场强度参数的简并性。
2025-05-27 astro-ph.GA
Reionization Era Bright Emission Line Survey: Selection and Characterization of Luminous Interstellar Medium Reservoirs in the z>6.5 Universe
再电离时代明亮发射线巡天（REBELS）是ALMA大型计划（LP）的第7周期，它正在识别和执行z>6.5宇宙中已知的许多最明亮的恒星形成星系的第一个特征。REBELS通过系统地扫描在7度 **2区域内识别出的40个最亮的紫外选择星系来提供这种探测器，以获得明亮的158微米[CII]和88微米[OIII]线和尘埃连续辐射。40个REBELS目标的选择是通过结合我们自己的和其他光度选择完成的，每个目标都要经过三套完全独立的光度和模板拟合代码的广泛审查。在两个试点计划中部署的观测策略的基础上，我们正在将z>6.5处已知的大质量星际介质（ISM）储存库的数量增加约4- 5倍，达到>30个。在这篇手稿中，我们激励部署在REBELS计划的观察策略，并提出初步结果。基于该计划第一年（2019年11月至2020年1月）进行的60.6小时ALMA观测，已经发现了18条高度显著的>~ 7 sigma [CII]线，其中大部分（13/18）也显示>~3.3 sigma尘埃连续谱发射。这些新发现的谱线是z>6.5宇宙中已知的明亮ISM冷却谱线的三倍多，因此在z>6.5的ALMA衍生红移的数量已经可以与Lya红移的发现相媲美。对我们的搜索结果与恒星形成率（SFR）的完整性的分析表明，当SFR（UV+IR）超过28 M_sol/yr时，[CII]的扫描效率约为79%。这些新的LP结果进一步证明了ALMA作为“…
2022-03-02 astro-ph.GA
The [CII]/[NII] ratio in 3 < z < 6 sub-millimetre galaxies from the South Pole Telescope survey
我们提出了阿塔卡马紧凑阵列和阿塔卡马探路者实验观测的[N II] 205 $μ$ m精细结构线在40个亚毫米星系位于红移z = 3至6，从2500度$^2$南极望远镜调查。这代表了迄今为止最大的均匀选择的高红移[N II] 205 $μ$ m测量样本。29个源还具有[C II] 158 $μ$ m线观测，首次在高红移下对[C II]与[N II]的光度比分布进行了表征。该样本的中位L $_{[C II]}$ /L $_{[N II]}$ $\approx$> 11，四分位数范围为5.0 - 24.7。这些比值与在本地（U）LIRGs中观察到的相似，可能表明它们的星际介质具有相似性。在极端情况下，我们发现个别亚毫米星系的L $_{[C II]}$ /L $_{[N II]}$低到足以表明一个较小的贡献，从中性气体比电离气体的[C II]流量和高到足以表明强烈的光子或X射线区域占主导地位的流量。这些结果突出了一个大的范围内，在这条线的光度比亚毫米星系，这可能是由气体密度的变化，碳和氮的相对丰度，电离参数，金属丰度，和电离和中性星际介质的丰度分数的变化。
2020-03-25 astro-ph.GA
The ALPINE-ALMA [CII] Survey: Investigation of 10 Galaxies at $z\sim4.5$ with [OII] and [CII] Line Emission $-$ ISM Properties and [OII]$-$SFR Relation
我们目前$10$主序星ALPINE星系（log（$M/M_{\odot}$）= 9.2-11.1和${\rm SFR}=23-190\,{\rm M_{\odot}\,yr^{-1}}$）在$z\sim4.5$与光学[OII]测量从凯克/MOSFIRE光谱和斯巴鲁/MOIRCS窄带成像。这是最大的这样的多波长样品在这些红移，结合各种测量在紫外线，光学和远红外线，包括[CII] $_{158{\rm μm}}$线发射和尘埃连续从ALMA和H $α$发射从斯皮策测光。这是第一次，这个独特的样品使我们能够通过$z\sim4.5$的[OII]/[CII]和[OII]/ \halpha光度比来分析[OII]和总恒星形成率（SFR）与星际介质（ISM）性质之间的关系。在$z\sim4.5$的[OII] $-$ SFR关系不能使用标准的本地描述来描述，但与金属相关的关系是一致的，假设$50\%$太阳周围的金属丰度。为了解释我们的样品的$L[OII]/L[CII] \sim 0.98^{+0.21}_{-0.22}$和$L[OII]/LHa \sim -0.22^{+0.13}_{-0.15}$的测量尘埃校正的光度比，电离参数$\log(U)< -2$和电子密度$\log(\rm n_e / {\rm [cm^{-3}]}) \sim 2.5-3$是必需的。前者与$z\sim2-3$的星系一致，但…
2022-01-13 astro-ph.GA
How much gas and dust is in the $z=5.7$ Lyman Break Galaxy HZ10? An ALMA Band 10 to 4 and JWST/NIRSpec study of its interstellar medium
Academia Sinica（中央研究院）；Universidad de Concepción（康塞普西翁大学）；Millennium Institute for Galaxies (MINGAL)（银河系千年研究所）；Universidad Diego Portales（迭戈·波特莱斯大学）；Chalmers University of Technology（查尔姆斯理工大学）；University of Maryland, College Park（马里兰大学帕克分校）；Leiden University（莱顿大学）；University of Western Australia（西澳大学）；University of Toronto（多伦多大学）；Ghent University（根特大学）；Foundation for Research and Technology Hellas (FORTH)（希腊研究与技术基金会）；European University Cyprus（塞浦路斯欧洲大学）；Caltech/IPAC（加州理工学院/IPAC）；Scuola Normale Superiore（比萨高等师范学院）；Space Telescope Science Institute（太空望远镜科学研究所）；SOKENDAI (The Graduate University for Advanced Studies)（综合研究大学院大学）；National Astronomical Observatory of Japan（日本国立天文台）；Hiroshima University（广岛大学）；University of Cambridge（剑桥大学）；National Radio Astronomy Observatory（美国国家无线电天文台）；Universidad de Granada（格拉纳达大学）；INAF – Osservatorio Astronomico di Padova（意大利国家天体物理研究所帕多瓦天文台）；Flatiron Institute（平托研究所）；INAF – Osservatorio di Astrofisica e Scienza dello Spazio di Bologna（意大利国家天体物理研究所博洛尼亚天文与空间科学台）；University of Sussex（萨塞克斯大学）
通过ALMA和JWST观测，研究了z=5.7星系HZ10的气体和尘埃含量，发现其尘埃质量及气体预算，并修正了传统转换因子。
2025-12-02 astro-ph.GA
The art of modeling CO, [CI], and [CII] in cosmological galaxy formation models
新的亚毫米观测设备的出现激发了在宇宙学星系形成模型中模拟星系亚毫米线辐射的愿望。这通常在后处理中通过应用亚分辨率配方来描述未解析的星际介质的属性来完成。与此同时，虽然人们可以自由地实施这些食谱，但各种选择的影响还有待于在模拟中系统地探索。在本文中，我们就是这样做的。我们结合半解析模型的星系形成与化学平衡网络和数值辐射转移模型，并探讨不同的选择亚网格建模影响预测的CO，[CI]，[CII]的星系排放。我们发现，一个成功的模型的一个关键组成部分，包括分子云的质量大小的关系和缩放的紫外线和宇宙射线辐射场，根据当地的ISM属性。我们最成功的模型采用了普卢默轮廓的径向密度分布的分子云内的气体。另一方面，对分子云内气体聚集的不同假设和分子云质量分布函数斜率的变化几乎不影响星系的CO、[CI]和[CII]光度。在固定的恒星形成速率下，星系的[CII]-SFR比与作用在分子云上的压力成反比，增加了分子云的密度，从而降低了[CII]线冷却的重要性。总的来说，我们发现，这是至关重要的，广泛的亚毫米发射线产生的ISM的不同阶段被用作模型的约束，以限制在子网格选择的自由，我们提出了最成功的模型变体的细节。
2018-11-06 astro-ph.GA
