The Effect of Star Formation on the Redshift Evolution of Interstellar Metals, Atomic and Molecular Gas in Galaxies
我们使用Fu et al.（2010）的半解析星系形成模型来研究星系的原子和分子气体成分如何演化到更高的红移，在该模型中我们跟踪了圆盘中气体的表面密度分布。我们采用两种不同的处方的基础上，无论是气体表面密度和金属丰度，或星际压力，计算分子分数作为半径的函数在每个磁盘。我们表明，所采用的恒星形成定律决定了如何气体，恒星和金属之间的{ \em平衡}随时间的变化，在恒星形成的星系人口，但不影响恒星的总质量形成星系的红移低于$z\sim 2.5$。质量-金属丰度关系的红移演化对高红移星系中冷气体转化为恒星的时间尺度有很强的约束，并且有利于在1-2 Gyr左右保持恒定值的模型。未来观测星系中平均分子-原子气体比随恒星质量和红移的变化，将限制原子-分子跃迁的模型。
2012-05-22 astro-ph.CO astro-ph.GA
Cosmological concordance or chemical coincidence? Deuterated molecular hydrogen abundances at high redshift
本文报道了在$z > 2$上对类星体吸收线系统中氘分子氢（HD）的两次探测。对于J2123-0500，我们发现具有金属性$\simeq 0.5Z_{\odot}$的亚DLA的$N$（HD）$= 13.84 \pm 0.2$，并且在$z = 2.0594$处$N$（H $_2$）= $17.64 \pm 0.15$。对于FJ 0812 +32，我们发现$N$（HD）$= 15.38 \pm 0.3$对于太阳金属丰度DLA，$N$（H $_2$）= $19.88 \pm 0.2$ at $z = 2.6265$。这些系统的HD与H之比$_2$高于在银河系盘内的致密云中观察到的比率，并且显然与从宇宙学的D/H比率进行的简单转换一致。这些比例不容易解释任何可用的模型HD化学和有没有明显的趋势与金属或分子含量。两者合计，这两个系统和两个已发表的$z > 2$ HD轴承DLAs表明，HD要么是不太有效地解离或更有效地产生高红移星际气体，即使在低分子分数和/或太阳金属丰度。令人困惑的是，如此不同的系统应该显示如此一致的HD/H $_2$比率。在没有对HD化学的所有方面有清楚的了解的情况下，我们得出结论，这些系统可能比D/H本身更能揭示气体化学，并且使用这样的系统来限制高红移的D/H还为时过早。
2010-06-30 astro-ph.CO
A blind Green Bank Telescope millimetre-wave survey for redshifted molecular absorption
我们提出的方法“盲”毫米波调查红移分子吸收的CO/HCO $^+$旋转线。频率范围$30-50$ GHz似乎是最佳的这种调查，提供灵敏度的吸收剂在$z \gtrsim 0.85$。至关重要的是，调查是“盲目的”，即基于无线电选择的样本，包括没有已知红移的来源。我们还报告了第一次大规模调查的结果，使用Q波段接收器的绿岸望远镜（GBT）搜索分子吸收朝向36源，3没有已知的红移，在频率范围$39.6 - 49.5$ GHz。GBT巡天的总红移路径为$Δz \approx 24$，大部分位于$0.81 < z < 1.91$，灵敏度足以检测到在$5σ$显著性下吸收的等效${\rm H_2}$柱密度$\gtrsim 3 \times 10^{21}$ cm $^{-2}$（使用银河系的CO到${\rm H_2}$和HCO $^+$到${\rm H_2}$转换因子）。该调查没有得到确认的分子吸收检测，产生了在柱密度$N({\rm H_2}) \gtrsim 3 \times 10^{21}$ cm $^{-2}$的分子气体的红移数密度的$2σ$上限$n(z=1.2) < 0.15$。
2013-12-12 astro-ph.CO astro-ph.GA
On the absence of molecular absorption in high redshift millimetre-band searches
我们已经进行了搜索的毫米波段吸收（通过CO和HCO+旋转跃迁）在宿主星系的红化射电源（z = 0.405-1.802）。尽管有颜色选择（除了一个光源外，所有光源的光学-近红外颜色都是V-K> 5），但在检测到背景连续通量的八个类星体中，没有发现任何吸收。在以前（主要是干预）H2和OH检测的基础上，在这里和以前的一些调查中达到的极限应该足够深，以根据它们的V-K颜色检测分子吸收。然而，我们的调查假设，红化与尘埃接近类星体的发射红移，这种发射的窄毫米分量被紧凑的分子核心拦截。通过使用已知的毫米吸收器来定义颜色深度，并将其与光源的紫外线光度进行比较，我们发现，即使这些假设是有效的，40个物体中只有12个（主要来自这项工作）是潜在的可检测的。这是假设在z=0时的激发温度为10 K，随着温度的升高，数量减少（在100 K时可检测到零）。
2011-06-03 astro-ph.CO
A Molecular Line Scan in the Hubble Deep Field North: Constraints on the CO Luminosity Function and the Cosmic H2 Density
我们提出了直接约束的CO光度函数在高红移和由此产生的宇宙演化的分子气体密度，$ρ_{\rm H2}$（z），基于一个盲目的分子线扫描在哈勃深场北（HDF-N）使用IRAM高原德布尔干涉仪。我们对整个3 mm窗口（79-115 GHz）的线扫描覆盖了~7000 Mpc $^3$的宇宙体积，红移范围为z<0.45，1.01<z <1.89 and z>2。我们使用丰富的多波长和光谱数据库的HDF-N获得一些最好的约束CO光度高红移星系的日期。我们结合我们的分子线扫描（在配套文件中提出）的盲CO检测与堆叠CO限制星系可用的光谱红移（狭缝或掩模光谱从凯克和棱镜光谱从HST）给第一个盲约束高z CO光度函数和宇宙演化的H2质量密度$ρ_{\rm H2}$（z）的红移z~3。与经验预测的$ρ_{\rm H2}$（z）的比较表明，在我们的分子线扫描中安全检测到的源已经为预测的$ρ_{\rm H2}$（z）在红移仓<z>~1.5和<z>~2.7中提供了显着的贡献。考虑到我们的观测没有探测到具有CO光度的星系，宇宙分子气体密度$ρ_{\rm H2}$（z）高于目前的预测。然而，我们注意到，目前的不确定性（特别是光度极限，探测次数以及探测的宇宙体积）是显著的，这种情况即将随着ALMA天文台的出现而改变。
2013-12-22 astro-ph.CO
Continuum Observations at 350 Microns of High-Redshift Molecular Emission Line Galaxies
我们报告的观测1 - 5高红移（z = 1-5）星系在350微米使用加州理工学院亚毫米波天文台和SHARC-II阵列探测器。从八个星系，远红外光度，恒星形成率，总尘埃质量和最小源大小的估计推导出的排放检测。这些星系的恒星形成率和恒星形成效率与其他高红移分子发射线星系相当。这些结果被用来测试这样一种想法，即这些星系中的恒星形成是以大量的基本单位发生的，这些单位类似于银河系中的恒星形成团块。这些极端星系的光度可以在一个简单的模型中重现，模型中有（0.9-30）*10^6个致密的星系团，每个星系团的光度为5 *10^5 Lsun，这是银河系中这些星系团的平均值。这种团块的辐射转移模型可以提供与星系整体SED的合理匹配。它们表明，单个团块在远红外线中是相当不透明的。亮度质量比的变化超过两个数量级，强烈相关的尘埃温度来自简单的适合的SED。从尘埃模型中得到的气体质量与CO光度值非常一致，这表明两种计算中的假设都是合理的。
2009-10-28 astro-ph.CO
Molecular Gas in Redshift 6 Quasar Host Galaxies
本文报道了我们利用PdBI观测到的六个z~6类星体的一氧化碳辐射红移。6种污染源中均检测到CO（6-5）或（5-4）谱线发射。加上其他两个以前的CO检测，这些观测提供了独特的约束，在这些类星体系统的分子气体排放特性接近宇宙再电离结束。补充的结果也提出了低J CO线观察到的GBT和VLA，尘埃连续从这些来源与SHARC-II测辐射热计相机在CSO。然后，我们提出了一个研究的分子气体的性质，在我们的合并样本的8个CO检测类星体在z~6。在这些天体中探测到的高阶CO谱线发射表明，在类星体宿主星系中存在着高度激发的分子气体，估计质量约为10^10 M太阳。我们的z~6类星体与CO探测到的$1.4\leq z\leq5$类星体和亚毫米星系的气体质量和CO谱线宽度分布没有显著差异。大多数在z~6处被CO探测到的类星体在低和高红移处遵循由活跃的恒星形成星系定义的远红外-CO光度关系。这表明，正在进行的恒星形成在他们的主机显着有助于尘埃加热远红外波段。这一结果与早期类星体-宿主系统中星系形成与超大质量黑洞（SMBH）吸积共存的图象是一致的。我们调查的黑洞，我们的类星体样本的隆起关系，使用CO动力学作为示踪剂的类星体主机的动力学质量。这些结果对最大质量的SMBH-球状宿主系统在最高红移处的形成和演化具有重要的约束作用。
2010-02-08 astro-ph.CO
The Star-Forming Molecular Gas in High Redshift Submillimeter Galaxies
提出了一个高红移亚毫米波半导体（SMG）中CO分子谱线发射的模型。通过结合流体动力学模拟的气体丰富的星系合并与多色辐射转移代码，日出，和三维非LTE分子线辐射转移代码，海龟滩，我们表明，如果SMGs通常是一个瞬态阶段的主要合并，其所观察到的紧凑的CO空间范围，宽线宽，和高激发条件（CO SED）的自然解释。在这个意义上，SMG可以被理解为局部ULIRG的放大类似物。我们利用这些模型来研究使用CO作为物理条件的指标。我们发现，在应用标准技术时必须小心。使用CO线宽作为来自SMG的动态质量估计器可能高估真实封闭质量约1.5-2倍。同时，假设CO J=3-2（和更高的线）与CO（J=1-0）的线比为1，这往往会导致低估推断的气体质量。我们提供这些模型的测试，概述了预测的实验是迫在眉睫的可行性与当前一代的测辐射热计阵列和无线电波光谱仪。
2009-08-19 astro-ph.CO
Diffuse molecular gas at high redshift: Detection of CO molecules and the 2175 Å dust feature at z=1.64
利用VLT紫外和目视中阶梯摄谱仪对类星体SDSSJ 160457.50 +220300.5在z=1.6408处的一氧化碳分子（CO）进行了探测。在前六个A-X带和一个d-X（5-0）带间系统中的至少两个分量中检测到CO吸收。这是沿着类星体视线的第二次探测。假设CO在6<Tex<16 K范围内的旋转激发，CO吸收轮廓被很好地建模，这与在该红移处的CMB辐射的温度一致或高于该温度。我们推导出CO的总柱密度为N（CO）= 4 e14 cm^-2。SI，MgI，ZnII，FeII和SiII的测得的柱密度表明在银河系盘中典型的冷气体的尘埃耗尽模式。背景类星体的光谱明显变红（u-K~4.5等），并在CO吸收体的红移处呈现出明显的2175 A尘埃吸收特征。使用~500个类星体的控制样本，我们发现这个特征是假的概率为~ 0.3%。我们发现，类星体的SED很好地拟合了类星体的复合光谱红LMC超壳消光定律在吸收体的红移。值得注意的是，这个类星体在SDSS色选类星体样本中是不存在的。这表明我们目前对宇宙的看法可能对尘土飞扬的视线有偏见。这些对碳质分子和尘埃的直接观测为研究高红移星系中弥漫分子气体的物理条件和化学性质提供了可能性。
2009-06-08 astro-ph.CO
Effect of Cosmic UV Background on Star Formation in High Redshift Galaxies
利用高分辨率宇宙学模拟研究了宇宙紫外背景对高红移星系恒星形成的影响。模拟包括恒星形成，三维辐射转移，和一个非常详细的ISM模型，并达到足够的空间分辨率，以解决分子云的形成网站。在模拟中，恒星形成分子云周围的莱曼-维尔纳带中的局部辐射场在宇宙紫外线背景中占主导地位，其系数为100，类似于银河系和少数高红移星系中的星际辐射场。因此，宇宙紫外线背景与正常星系中的恒星形成基本上无关。
2010-06-09 astro-ph.CO
Initial Results from the Nobeyama Molecular Gas Observations of Distant Bright Galaxies
本文介绍了利用Nobeyama 45米望远镜对高红移星系进行CO巡天的初步结果。使用新的宽带光谱仪配备了一个双光束SIS接收器，我们有强大的新的检测三个高红移（z=1.6-3.4）亚毫米星系（SXDF 1100.001，SDP 9，和SDP 17），一个试探性的检测（SDSS J160705+533558），和一个非检测（COSMOS-AzTEC 1）。在调试阶段观察到的星系是来自以前的光学或宽带submm光谱学的已知光谱红移的来源。高斯拟合得到的分子气体质量和谱线宽度约为10^11 Msun和430-530 km/s，这与以前对遥远的亚毫米星系和类星体的CO观测结果一致。允许最大32 GHz瞬时带宽的光谱仪将在Nobeyama 45 m望远镜上提供新的科学能力，使我们能够在没有任何先前红移信息的情况下确定明亮的submm选定星系的红移。
2012-06-18 astro-ph.CO
Molecular gas properties of UV-luminous star-forming galaxies at low redshift
Lyman break analogues（LBA）是一组在紫外波段选择的低红移（z ~ 0.2）的恒星形成星系。这些天体与当地宇宙中质量和光度相似的其他星系相比，恒星形成率更高，尘埃消光率更低。在这项工作中，我们提出了一个调查的结果与毫米波天文学研究组合阵列（CARMA）检测CO（1-0）发射的LBA，以分析这些星系中的分子气体的性质。我们的研究结果表明，LBA遵循相同的施密特-肯尼库特定律的本地星系。另一方面，它们具有更高的气体分数（高达66%）和更快的气体耗尽时间尺度（低于1 Gyr）。这些特征使这些物体更类似于高红移恒星形成星系。我们的结论是，LBA是一个伟大的附近的实验室，研究冷星际介质在低金属，紫外光致密恒星形成星系。
2014-06-04 astro-ph.CO astro-ph.GA
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
Molecular hydrogen in absorption at high redshifts. Science cases for CUBES
背景源光谱中的氢分子吸收线（$\rm H_2$）是探测冷中性介质中物理状态的有力工具。在高红移时，$z>2$、$\rm H_2$线在光域中方便地移动，允许使用地面望远镜进行高分辨率光谱学，这对于正确分析冷气体是必不可少的。我们描述了最近的观测进展，有效的预选技术的发展的基础上，在低分辨率的光谱调查，如斯隆数字巡天（SDSS）。具有高蓝光通量的下一代光谱仪，如CUBES，肯定会大大提高后续观测的效率和结果。在本文中，我们讨论了高优先级的CUBES的科学案例，最近的$\rm H_2$在高Z观测的基础上：探测规则星系冷相的物理条件和从活动星系核流出的气体。
2022-03-29 astro-ph.CO astro-ph.GA
Constraints on the Star-Forming Interstellar Medium in Galaxies Back to the First Billion Years of Cosmic Time
在高红移星系的分子气体含量的限制是至关重要的，以进一步我们了解恒星的形成和星系的演化通过宇宙时间，因为分子气体是恒星形成的燃料。自从近二十年前在大宇宙距离上首次发现以来，对早期宇宙中分子气体的研究已经取得了长足的进步。我们已经检测到CO排放从> 100个星系，覆盖范围的星系人口在z> 1，达到z> 6，下至sub-kpc尺度的分辨率，并跨越~2个数量级的气体质量（辅助引力透镜）。最近，甚至可以通过它们的分子发射线直接识别遥远的星系，而无需事先知道它们的红移。因此，新一代强大的长波干涉仪，如扩展甚大阵列（EVLA）和阿塔卡马大（亚）毫米阵列（ALMA），有望将高红移星系中分子气体的研究从繁重的预选中解放出来。这将使更系统的研究分子气体含量的恒星形成星系回到最早的宇宙时代。
2011-03-20 astro-ph.CO
Feeding cosmic star formation: Exploring high-redshift molecular gas with CO intensity mapping
分子气体的研究对于理解恒星的形成、反馈以及整个星系更广泛的生态系统至关重要。然而，除了最近的星系外，我们对它的物理性质和分布的了解有限。我们提出了一种新的技术，用于研究高红移星系中分子气体的组成和分布，现有的方法无法实现。我们提出的方法是一氧化碳强度映射方法的扩展，近年来已经获得了显着的实验兴趣。这些强度映射勘测以115 GHz $^{12}$ CO（1-0）谱线为目标，但也包含来自基本上较暗的110 GHz $^{13}$ CO（1-0）跃迁的发射。该方法通过在强度映射勘测中互相关频率信道对来利用包含在$^{13}$ CO线中的信息。由于$^{13}$ CO从与$^{12}$ CO相同的介质中发射，但在高得多的柱密度下饱和，因此这种互相关提供了关于气体密度分布和同位素体比率两者的有价值的信息，这是单独从$^{12}$ CO无法获得的。使用一个简单的模型，这些分子的发射线，我们表明，未来的强度映射调查可以限制这两个物种的丰度比和分数的发射从光学厚区域为了$\sim30\%$。这些测量不能由传统的CO观测，因此，所提出的方法将提供独特的洞察力的物理恒星形成，反馈和星系生态在高红移。
2017-05-17 astro-ph.CO astro-ph.GA
Automated Mining of the ALMA Archive in the COSMOS Field (A3COSMOS): II. Cold Molecular Gas Evolution out to Redshift 6
我们提出了新的测量宇宙冷分子气体演化的红移6的基础上系统挖掘ALMA公共档案在宇宙深场（A3 COSMOS）。我们的A3 COSMOS数据集包含约700个星系（0.3 < z < 6），在（亚）毫米连续谱和多波长光谱能量分布（SED）中具有高置信度的ALMA检测。多种气体质量校准方法进行了比较，并在波段转换（从观察到的ALMA波长的休息帧瑞利-牛仔裤（RJ）尾部连续）的偏见进行了测试。结合我们的A3 COSMOS样本和大约1,000个0 < z < 4的CO观测星系（75%在z < 0.1），我们参数化星系的分子气体耗尽时间和分子气体与恒星质量比（气体分数），每个都是恒星质量的函数，偏离恒星形成的主序（Delta MS）和宇宙年龄（或红移）。我们提出的函数形式提供了统计学上更好的拟合当前数据（比文献中的函数形式），并暗示了“缩小”效应（即，质量较大的星系比质量较小的星系演化得更早）和“质量淬灭”（大质量星系的气体消耗随着宇宙时间的推移而减慢，但低质量星系的气体消耗则加快）。采用星系-恒星质量函数，并将其应用于气体质量计算，我们首次推断出宇宙冷分子气体密度演化到红移6，并与CO盲测和半解析模型相一致.这些共同提供了一个连贯的图片冷分子气体，SFR和恒星质量演化的星系在宇宙时间。
2019-10-28 astro-ph.CO astro-ph.GA
Comparing molecular gas across cosmic time-scales: the Milky Way as both a typical spiral galaxy and a high-redshift galaxy analogue
对银河系（MW）中最近恒星形成区域的详细观测为研究恒星形成提供了最终基准。这些以银河系为基础的研究结果在多大程度上可以外推到河外星系，取决于所探测的环境条件是否重叠。在本文中，我们比较的云和恒星形成区的MW与附近的星系和高红移宇宙中的属性。我们发现，在他们的重子组成，运动学和密度，在太阳附近的云是相似的，在附近的星系。MW的中央分子区（CMZ，即内部250 pc）的云和区域与高红移云和星系无法区分。因此，CMZ目前较低的恒星形成率意味着：（1）它的气体代表了高红移恒星爆发的初始条件，或者（2）某些尚未确定的过程在超过1亿年的时间尺度上一直抑制着恒星的形成。我们的结论是，MW包含大水库的气体与属性直接可比的大多数已知范围的恒星形成环境，因此是一个很好的模板，研究恒星形成宇宙学的时间尺度。
2013-09-02 astro-ph.CO astro-ph.GA
A search of CO emission lines in blazars: the low molecular gas content of BL Lac objects compared to quasars
在甚高能量下探测到的BL Lacertae（Lac）天体对于研究多种天体物理过程具有根本重要性，包括喷流的物理学、河外背景光的性质和星系间磁场的强度。不幸的是，由于大多数耀变体没有特征的光谱，排除了红移的测定，这些VHE河外源的很大一部分不能用于宇宙学研究。为了评估分子线是否是建立距离的可行方法，我们在IRAM 30米望远镜上进行了一项试点计划，在三个已知红移的BL Lac天体中寻找CO线。我们在1 ES 1959+650上发现了M_H2 ~ 3x10^8 Msun，但由于基线质量较差，该值受到较大系统不确定性的影响。对于剩下的两个源，彗星W和RGB J 0710 +591，我们分别在M_H2 < 8.0x10^8 Msun和M_H2 < 1.6x10^9 Msun处推导出3 σ上限，假设线宽为150 km/s，标准转换因子α =4 M_sun/（K km/s pc^2）。如果这些低分子气体质量是耀变体的典型特征，那么在分子谱线中进行盲目的红移搜索目前是不可行的。然而，深度观测仍然是一种很有前途的方法，可以通过间接方法获得其近似距离已知的源的精确红移。我们的观测结果进一步揭示了BL Lac天体与类星体相比分子气体的不足，这表明这两种类型的活动星系核（AGN）的宿主星系不是来自同一个母体。未来的观测需要评估这种差异是否具有统计学意义，但我们的试点计划表明，对活动星系核中星际介质的研究…
2012-05-28 astro-ph.CO
Atomic carbon as a powerful tracer of molecular gas in the high-redshift Universe: perspectives for ALMA
我们使用一个高分辨率的流体动力学模拟，跟踪一个大规模的高红移星系内的分子氢的非平衡丰度，以产生模拟阿塔卡马大毫米阵列（ALMA）的原子碳，CI 1-0和CI 2-1的精细结构线的地图。受最近的观测和理论工作的启发，我们假设CI在巨大的分子云中完全混合，并证明其发射是H2的一个很好的代理。几乎所有与星系相关的H2都可以在红移z<4处使用紧凑的干涉配置与大合成光束（无法分辨目标星系）在不到4小时的积分时间内检测到。\CI谱线的低分辨率成像（其中目标星系被分解为三到四个光束）将在不到12小时的孔径合成中检测到约80%的H2。在这种情况下，产生的数据立方体也提供了确定星系动态所需的关键信息。我们的结论是ALMA观测CI 1-0和2-1发射非常适合于延长宇宙回望时间的间隔，在此期间，H2分布，动力学质量和Tully-Fisher关系的星系可以稳健地探测。
2014-09-09 astro-ph.CO astro-ph.GA
Dense Molecular Gas Excitation at High Redshift: Detection of HCO+(J=4-3) Emission in the Cloverleaf Quasar
本文报道了用IRAM高原干涉仪在Z=2.56的三叶草类星体中探测到HCO+（J=4-3）辐射。HCO+发射是一种类似于HCN的恒星形成指标，可以追踪恒星形成分子云中的致密分子氢气（n（H2）~= 10^5 cm^-3）。我们得到了透镜校正后的HCO+（J=4-3）线光度L '（HCO+（4-3））=（1.6+/-0.3）x 10^9（mu_L/11）^-1 K km/s pc ^2，这只相当于HCO+（J=1=0）光度的48%，CO（J=3-2）光度的<~4%。因此，在J=4-3跃迁中，HCO+激发明显是亚热的。HCO+线辐射转移的建模表明，HCO+发射出现在一个区域，该区域的物理性质与CO线发射相当，但气体密度高出2倍。这表明，HCO+和CO线都追踪着恒星形成活跃发生的温暖、致密的分子气体。HCO+谱线的宽度仅为CO谱线的2/3，这可能表明致密气体在空间上更为集中。与z=3.91的类星体APM 08279 +5255相比，立体式星云中的致密气体激发与纯粹的碰撞相一致，而不是被辐射过程增强。因此，立体式星系中致密气体成分的物理性质与附近星暴星系的核心一致。这表明，在像立体式这样的早期宇宙时期，活动星系核-星暴系统中致密的恒星形成气体的条件主要受到星暴本身的影响，而不是中心活动的黑洞。
2010-11-03 astro-ph.CO
Cosmic evolution of the atomic and molecular gas content of galaxies
我们利用LCDM框架下的星系形成模型GALFORM，通过将星际介质分裂为氢原子和氢分子，研究了星系冷气含量的演化.我们使用两种不同的方法计算每个星系中氢分子与原子的质量比，H2/HI; Blitz和Rosolowsky基于压力的经验关系和Krumholz，McKenzie和Tumlinson的理论模型，并应用它们来计算星系的恒星形成率。我们发现基于Blitz & Rosolowsky定律的模型预测了HI质量函数、CO（1-0）光度函数、H2/HI比与恒星和冷气体质量之间的相关性以及红外-CO光度关系，与本地和高红移观测结果符合得很好。HI质量函数随红移的变化很弱，高质量星系的数密度随红移的增加而减小。在H2质量函数的情况下，大质量星系的数密度从z=0到z=2强烈增加，然后到z=4弱演化。我们还发现，星系的H2/HI比是强烈依赖于恒星和冷气体的质量，也对红移。H2/HI与恒星和冷气体质量之间的相关性的斜率几乎没有变化，但归一化从z=0-8增加了两个数量级。H2质量函数和H2/HI比的强烈演化主要是由于星系大小的演化，其次是气体分数的演化。预测的HI宇宙密度演化与从DLAs推断的观测演化一致，并以低/中质量晕为主。我们发现，以前的理论研究在很大程度上高估了红移的全球H2/HI比的演变，由于有限的分辨率。我们预测在z~3.5处rho_H2/rho_H1 ~1.2的最大值。
2011-08-04 astro-ph.CO
Dense Molecular Gas Excitation in Nuclear Starbursts at High Redshift: HCN, HNC, and HCO+(J=6-5) Emission in the z=3.91 Quasar Host of APM08279+5255
本文报道了通过CARMA观测，在z=3.91的类星体APM 08279 +5255的宿主星系中发现了非常强的HCN、HNC和HCO+（J=6-5）辐射。HCN、HNC和HCO+通常被用作恒星形成的指示剂，在恒星形成的分子云中追踪致密的分子氢气[n（H2）> 10^5，cm ^-3]。然而，在APM 08279 +5255中J=6-5跃迁中它们各自的线发射的强度非常高，这表明它们被除了仅在致密分子气相中的碰撞之外的另一种机制激发。我们导出了J=6-5的线光度，其中L '（HCN）=（4.9+/-0.6），L'（HNC）=（2.4+/-0.7），L '（HCO+）=（3.0+/-0.6 x1 - 0^1 - 0（mu_L）^-1 K km/s pc ^2（其中mu_L是透镜放大因子），对应于L'相对于CO的比值约为0.23-0.46（J=1-0）。如此高的谱线比即使在各自的基态（J=1-0）跃迁中也是不寻常的，表明APM 08279 +5255中致密的恒星形成分子气体中异常的、碰撞和辐射驱动的激发条件。通过扩展我们以前的建模HCN线激发在这个源中，我们表明，高旋转线通量是由大量的红外泵浦在适度的不透明度在~ 220 K温暖的气体和尘埃成分。这意味着标准的M_dense/L'转换因子将大大高估致密分子气体质量M_dense。我们还发现HCN J=6-5/5-4 L'比大于1（1.36+/…
2010-10-12 astro-ph.CO
Redshift evolution of stellar mass versus gas fraction relation in 0<z<2 regime: observational constraint for galaxy formation models
结合CO文献数据，研究了星系分子气体质量分数（f_mol=M_mol/（M_star+M_mol），其中M_mol为分子气体质量，M_star为恒星质量）在0<z<2红移范围内随恒星质量的变化.我们观察到的fmol演化的恒星质量的依赖性，大质量的星系在很大程度上耗尽了它们的分子气体在z=1，而fmol值的质量较小的星系急剧下降，从z=1。我们比较了观测到的M_star-f_mol关系与宇宙学流体动力学模拟和半解析模型对星系形成的理论预测。虽然理论研究近似地再现了观测到的fmol演化的质量依赖性，但与观测值相比，它们往往低估了fmol值，特别是质量较小（<10^10 Msun）和质量较大（>10^11 Msun）的星系。我们的结果表明，重要的反馈模型，抑制恒星的形成，同时保留分子气体，以重现所观察到的M_star-f_mol关系。
2015-09-25 astro-ph.CO astro-ph.GA
Validation of the equilibrium model for galaxy evolution to z~3 through molecular gas and dust observations of lensed star-forming galaxies
我们结合IRAM Plateau de Bure干涉仪和Herschel PACS和SPIRE测量来研究高红移恒星形成星系的尘埃和气体含量。我们对z=1.4-3.1的17个透镜星系的样本进行了新的观测，这使我们能够直接探测恒星质量为~ 10^10 Msun的正常恒星形成星系的冷ISM，否则赫歇尔和分子气体研究中的个体探测无法（尚未）进入这种状态。在SFR-M*-红移参数空间中，将透镜星系与具有类似远红外光度测量的亚毫米和正常z~1-2恒星形成星系参考样品相结合，研究星系的气体和尘埃性质。在z>2时，主序星星系的平均气体耗尽时标仅为~ 4.5亿年，比z=1（z=0）时短了~1.5（~5）倍，符合（1+z）^-1标度。在z=2.8处的平均气体质量分数为40+/-15%（不完全校正后为44%），表明最近观察到的红移气体分数增加的趋势变平甚至逆转到z~2。z>2的正常恒星形成星系的耗尽时间尺度和气体分数可以用星系演化的“平衡模型”来解释，其中星系的气体库是特定恒星形成速率红移演化的主要驱动力。由于它们的高恒星形成效率和低金属丰度，z>2的透镜星系尽管位于恒星形成主序星上，却有温暖的尘埃。在固定的金属丰度，他们也有一个气体尘埃比1.7倍，比当地观察到的使用相同的标准技术时，这表明应用本地校准的气体尘埃比和金属丰度之间的关系，以推断高红移星系的分子气体质量可能会导致系统的差异与CO为基础的估计…
2013-09-12 astro-ph.CO
On the effect of the Cosmic Microwave Background in high-redshift (sub-)millimeter observations
现代（亚）毫米干涉仪能够测量高红移星系（z>5）的冷气体和尘埃辐射。然而，在这些红移下，宇宙微波背景（CMB）的温度更高，接近甚至超过了在本地宇宙中观察到的冷尘埃和分子气体的温度。在本文中，我们讨论了温暖的宇宙微波背景对高红移星系（亚）毫米观测的影响。CMB以两种方式影响观测到的（亚）毫米尘埃连续谱和线发射（例如一氧化碳，CO）：（i）它提供了（尘埃和气体）加热的额外来源;（ii）它是测量线和连续谱发射的不可忽略的背景。我们表明，这两个竞争过程影响了我们使用光谱能量分布模型解释高红移星系的尘埃和气体性质的方式。我们量化这些影响，并提供校正因子来计算什么分数的固有的灰尘（和线）的排放可以检测到对CMB作为频率，红移和温度的函数。我们讨论了高红移星系（亚）毫米数据的衍生性质的影响。具体来说，推断的尘埃和分子气体质量可以严重低估冷系统，如果CMB的影响没有得到适当的考虑。
2013-02-04 astro-ph.CO
Neutral chlorine and molecular hydrogen at high redshift
众所周知，氯和氢分子在星际介质的冷相中通过快速的化学反应紧密地结合在一起。在这里，我们提出了第一个系统的研究，这种关系在高红移使用H $_2$轴承阻尼Ly $α$系统（DLAs）检测沿类星体视线。使用来自VLT/UVES和Keck/HIRES的高分辨率光谱数据，我们报告了在18个高$z$ DLAs中的9个DLAs（包括5个新检测）中检测到Cl $\,$ I，其中$N($ H $_2) \ge 10^{17.3}\,$ cm $^{-2}$（包括在$z=3.09145$朝向J $\,$ 2100 $-$ 0641的新H $_2$检测），并给出了其余9个系统的上限。我们发现$N$（Cl $\,$ I）和$N$（H $_2$）之间的$\sim$ 5 $\,σ$相关性，在18.1 $\,<\,$ log $\,N$（H $_2$）$\,<\,$ 20.1范围内只有$\sim$ 0.2 $\,$ dex色散，因此探测柱密度比邻近恒星低10倍，大致遵循关系$N$（Cl $\,$ I $) \approx 1.5\times10^{-6} \times N($ H $_2)$。柱密度之间的这种关系在低和高红移下令人惊讶地相同，这表明对于给定的H $_2$（或Cl $\,$ I）柱密度，物理和化学条件是相似的。反过来，发现$N({Cl$ \，$I})/N({\rm H_2})$比率与DLA中的总体…
2015-01-28 astro-ph.CO astro-ph.GA
Atomic and molecular gas from the epoch of reionization down to redshift 2
宇宙气体构成了宇宙中重子物质的90%，而H $_2$是最接近恒星形成的分子。在这项工作中，我们研究了冷中性气体和它的H $_2$组分在不同的时代，利用最先进的流体动力学模拟，包括时间依赖的原子和分子非平衡化学耦合到恒星形成，反馈效应，不同的紫外背景在最近的文献和一些额外的过程-如气体自屏蔽，H $_2$尘埃颗粒催化，光电和宇宙射线加热-发生在结构形成期间（ColdSIM）。我们发现中性气体的质量密度参数$ Ω_{\rm neutral} \simeq $ 10 $^{-3}$和增加从低到高的红移，与现有的HI数据。在$z\sim $ 4-8下，所得H $_2$分数可高达$\sim $ 50%，与最新的高- $z$测量值一致。尽管依赖于所采用的紫外背景，推导出的$ Ω_{\rm H_2} $值与观测值一致，直到$z\sim$ 7，HI和H $_2$趋势都可以通过我们的基于非平衡H $_2$的恒星形成模型更好地再现。预测的气体耗尽时间尺度减少对较低的$z$，与H $_2$耗尽时间保持低于哈勃时间和可比的动力学时间在所有考虑的红移。这意味着非平衡分子冷却在各种环境中以及从非常早期的宇宙时代起，在驱动冷气体坍缩方面是有效的。在附录中，我们展示了对单个过程的详细分析，以及简单的数值参数化和拟合来解释它们。我们的研究结果表明，除了HI，非平衡H $_2$观测是评估冷气丰度和紫外背景辐射作用的关…
2021-11-26 astro-ph.CO astro-ph.GA
Disk, merger, or outflow ? Molecular gas kinematics in two powerful obscured QSOs at z>3.4
我们报告了SWIRE巡天中发现的两个强大的遮蔽类星体SW 022513和SW 022550在z>3.4处检测到明亮的CO（4-3）线发射。我们分析了两个星系的谱线强度和轮廓，以确定气体质量，动力学质量和气体动力学。在SW 022513中，我们可能已经发现了早期宇宙中由活动星系核驱动的分子风的第一个证据。SW 022513中的谱线轮廓较宽（半高宽= 1000 km/s），相对于系统速度蓝移了-200 km/s（系统速度是从电离气体谱线的窄分量估算的，就像活动星系核在低和高红移时通常做的那样）。SW 022550有一个更规则的双峰曲线，在我们的数据中空间分辨率很低，与合并或扩展磁盘一致。分子气体质量为4x10^10 Msun，很大，占恒星质量的30%以下，使这些被遮蔽的类星体与其他强大的CO发射星系一样富含气体，在高红移，即，亚毫米星系我们的来源表现出相对较低的恒星形成效率相比，其他尘埃，强大的星暴星系在高红移。我们推测这可能是活动星系核扰动分子气体的结果。
2011-07-11 astro-ph.CO astro-ph.GA
An indirect measurement of gas evolution in galaxies at $0.5\leq z \leq 2.0$
高红移星系巡天缺少的一个关键信息是星系的冷气体含量。本文提出了一种新的方法，从星系恒星形成速率间接确定冷气体表面密度和积分气体质量，并分离出原子和分子气体组分。我们预测的分子和总气体的表面密度和综合质量是在非常好的协议与文献中引用的低和高Z星系的直接测量。我们应用这种方法来预测的样品$\sim 57000$星系的气体含量的COSMOS领域在$0.5 \leq z \leq 2.0$，选择有$I_{AB} < 24$马格。这种方法使我们能够详细调查的红移星系冷和分子气体含量与恒星质量的演化，并提供拟合公式星系气体分数。我们发现星系气体分数，分子气体分数和恒星质量与红移之间存在明显的趋势，这表明大质量星系消耗和/或排出气体的红移高于质量较小的物体，并且分子形式的气体分数较低。将气体与以恒星为主的星系分开的特征恒星质量随时间而减少。这表明大质量星系比质量较小的物体更早达到贫气体状态。这些趋势可以被认为是恒星形成活动缩小的另一种表现。
2012-01-18 astro-ph.CO astro-ph.GA
Probing the Interstellar Medium of z~1 Ultra-luminous Infrared Galaxies through Interferometric Observations of CO and Spitzer Mid-infrared Spectroscopy
我们探讨了气体，尘埃和恒星形成之间的关系，在一个样本的12个超亮红外星系（ULIRGs）在高红移相比，类似的样本的本地星系。我们提出了新的CO观测和/或斯皮策中红外光谱为6 - 70微米选定的星系在z~1，以量化的分子气体库的性质，活动星系核（AGN）的贡献，中红外光度和恒星形成效率（SFE=LIR/L 'CO）。中红外光谱显示出强的多环芳烃（PAH）发射，我们的光谱分解表明活动星系核对中红外光度的贡献很小（<25%）。70微米选定的ULIRGs，我们发现光谱的密切对，观察到有高的SFE，类似于本地ULIRGs和高红移亚毫米星系，符合增强的红外光度由于正在进行的重大合并。结合已有的本地和高红移ULIRGs的观测，我们进一步比较PAH，IR和CO的光度。我们发现，LPAH6.2/LIR的比例随着本地和高红移星系的红外光度的增加而降低，但高红移星系的趋势被转移到更高的红外光度;在给定的LIR的平均LPAH6.2/LIR的比例是高红移的3倍。当我们用分子气体标准化时，我们发现这种趋势在所有红移的星系中是一致的，并且分子气体与PAH尘埃排放相关。在其他研究中[CII]与分子气体比率中看到的类似趋势表明，PAH排放，像[CII]一样，即使在高红移下仍然是光解区域的良好示踪剂。CO、PAH和远红外精细结构谱线的共同作用将有助于高红移星系中星际介质的研究。
2013-06-25 astro-ph.CO astro-ph.GA
Absorption of Millimeter-band CO and CN in the Early Universe: Molecular Clouds in Radio Galaxy B2 0902+34 at Redshift 3.4
本文利用VLA在红移3.4的射电星系B2 0902+34中探测到CO和CN毫米波吸收线，揭示了早期宇宙小而致密的分子云，并支持CO吸收体红色源于高尘埃含量的观点。
2024-01-07 astro-ph.CO astro-ph.GA
The THESAN-ZOOM project: Star formation efficiency from giant molecular clouds to galactic scale in high-redshift starbursts
Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；Nanjing University（南京大学）；Tsinghua University（清华大学）；York University（约克大学）；Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam（波茨坦阿诺德·爱因斯坦天体物理研究所）；The University of Texas at Dallas（德克萨斯大学达拉斯分校）；University of Pennsylvania（宾夕法尼亚大学）；The University of Tokyo（东京大学）；Institute for Fundamental Physics of the Universe（基础物理宇宙研究所）；University of Edinburgh（爱丁堡大学）；Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian（哈佛与史密森尼天体物理中心）；University of Cambridge（剑桥大学）；Cavendish Laboratory, University of Cambridge（剑桥大学卡文迪许实验室）
THESAN-ZOOM项目研究高红移星暴中从巨分子云到银河尺度的恒星形成效率，发现GMC表面密度恒定，且反馈和暗物质影响影响恒星形成效率。
2025-05-08 astro-ph.CO astro-ph.GA
Feeding plankton to whales: high-redshift supermassive black holes from tiny black hole explosions
针对高红移超大质量黑洞早期形成难题，本文提出聚集且蒸发的微小原初黑洞可加热无金属气体云、抑制分子氢形成，从而促成直接坍缩。
2024-06-11 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
Probing Cosmic Reionization and Molecular Gas Growth with TIME
线强度测绘（LIM）通过测量所有星系在红移范围内的聚集线辐射，为探索宇宙结构提供了一种独特而有力的手段。该方法是补充传统的星系红移调查是基于对象和要求精致的点源灵敏度。电离碳层析成像测绘实验（TIME）将通过观测LIM区红移的[CII] 158 $μ$ m线（$6 \lesssim z \lesssim 9$）来测量宇宙再电离期间的恒星形成率（SFR）。《时代》杂志将通过观测$0.5 \lesssim z \lesssim 2$星系发出的旋转CO谱线，同时研究恒星形成高峰时期分子气体的丰度。我们提出的建模框架，预测的约束力量的时间上的一些观测，包括线光度函数，和自相关和互相关功率谱，包括协同作用与外部星系示踪剂。基于一个优化的调查策略和基准模型参数的现有观测信息，我们预测的物理量有关的再电离和星系演化的约束条件，如逃逸的电离光子在再电离过程中的分数，在高红移星系光度函数的暗端斜率，和宇宙中午的宇宙分子气体密度。我们讨论了这些约束如何能够促进我们对宇宙学星系演化的理解，从2021年开始，在两个不同的宇宙时代，以及如何在未来的实验阶段中改进它们。
2021-05-29 astro-ph.CO astro-ph.GA
Atomic and molecular gas in IllustrisTNG galaxies at low redshift
我们最近开发了一个后处理框架来估计原子和分子氢（HI和H2，分别）在大容量宇宙学模拟星系中的丰度。在这里，我们比较的HI和H2含量的IllustrisTNG星系的观测。我们主要限制这种比较$z \approx 0$，并考虑六个观测指标：HI和H2的总体丰度，它们的质量函数，气体分数作为恒星质量的函数，H2和恒星形成率之间的相关性，气体的空间分布，以及气体含量和形态之间的相关性。我们发现一般良好的模拟和观测之间的协议，特别是气体分数和HI质量尺寸关系。H2质量与恒星形成率相关，揭示了几乎恒定的耗尽时间，如观察到的那样，直到z = 2。然而，我们也发现了一些具有不同程度的重要性的紧张局势，包括高估了z = 0时的总中性气体丰度约为2倍，以及可能有多余的卫星没有或很少有中性气体。这些结论对于HI/H2跃迁的建模是稳健的。就中性气体性质而言，IllustrisTNG模拟比原始的Illustris运行有了巨大的改进。本文中使用的所有数据均作为IllustrisTNG数据发布的一部分公开提供。
2019-06-20 astro-ph.CO astro-ph.GA
High-density Molecular Gas Properties of the Starburst Galaxy NGC 1614 Revealed with ALMA
本文介绍了用ALMA第0周期观测到的邻近星暴星系NGC 1614的HCN/HCO+/HNC J=4-3跃迁谱线的结果。我们发现，高密度的分子气体，跟踪这些线，显示了速度结构，使北（南）侧的核是红移（蓝移）相对于这个星系的核速度。红移和蓝移的发射峰分别在核的北侧和南侧偏移约0.6”。在这些偏移位置，红外线>3微米的观测表明存在活跃的尘埃星暴，支持高密度分子气体是活跃星暴的位置的观点。根据高密度分子气体的动力学，中心半径约为2”的封闭动力学质量约为10^9兆太阳，这与之前的估计相似。最后，对于NGC 1614的所有星暴区域，在J=4-3时，HCN的发射弱于HCO+，但强于HNC，这与星暴主导星系中J=1-0的跃迁线相同。
2013-07-14 astro-ph.CO astro-ph.GA
On estimating the cosmic molecular gas density from CO Line Intensity Mapping observations
毫米波强度映射实验（mmIME）最近报道了在3 mm波长处检测到过量的空间波动，这可以归因于$z\sim1-5$之间的几个CO旋转跃迁的未解析发射。我们使用一套最先进的半解析模拟，成功地再现了许多其他亚毫米线观测整个相关的红移范围内的高红移星际介质的这些数据的影响。我们发现，半解析的预测是温和的紧张与mmIME的结果，与预测的CO功率$\sim3.5σ$低于所观察到的。我们探索一些简单的修改模型，可以解决这种紧张局势。将相关红移处的分子气体丰度增加到$\sim10^8\ M_\odot\ \rm{Mpc}^{-3}$，一个远高于直接成像源获得的值的值，将解决这种差异，就像假设$H_2$转换因子$α_{\rm{CO}}$为$\sim1.5\ M_{\odot}$ K $^{-1}$ $(\rm{km}/\rm{s})^{-1}$ pc $^{2}$一样，一个比通常假设的值稍低的值。我们继续证明，这些结论是相当敏感的详细假设，我们的模拟，强调需要更仔细的建模工作，因为更多的强度映射数据变得可用。
2021-06-28 astro-ph.CO astro-ph.GA
The impact of baryon physics on the structure of high-redshift galaxies
利用改进的星际介质和恒星形成模型，我们研究了红移z > 2的星系的详细结构。模拟遵循分子氢的形成和分解，并包括仅在冷分子气体中的恒星形成。分子气体比原子气体更集中在星系中心，因此，所产生的恒星分布非常紧凑。对于总质量大于10^{11} Mo的晕，恒星盘的半质量半径中值在z = 3时为0.8 kpc。分子盘的垂直结构比原子中性气体的要薄得多。相对于无辐射的运行，暗物质晕的内部区域的形状从扁长变为轻度扁球形，并与恒星盘对齐。然而，我们并没有发现证据，一个显着的暗盘周围的恒星盘的暗物质。外晕区域保持吸积和合并过程中获得的方向，并与内部区域显着错位。暗物质晕的径向轮廓响应于重子耗散而收缩，从而在整个晕的大部分区域中建立近似等温的轮廓。这种效应可以用一个改进的晕圈收缩模型来精确描述。固定数量的内部暗物质的角动量随时间近似守恒，而在无耗散的情况下，大部分的角动量在合并过程中向外转移。暗物质角动量守恒为晕收缩模型在分级星系形成过程中的有效性提供了支持证据。
2011-08-26 astro-ph.CO astro-ph.GA
Large turbulent reservoirs of cold molecular gas around high-redshift starburst galaxies
处于宇宙恒星形成高峰期的星暴星系是宇宙中最极端的恒星形成引擎之一，产生的恒星超过1亿年。这些星系的恒星形成率超过每年100 $M_\odot$，需要大量的冷分子气体被输送到它们的核心，尽管有来自恒星或活动星系核的强烈反馈。因此，星暴星系是解开这种反馈与星系生长之间关键相互作用的理想目标。次甲基阳离子CH $^+$对于这种研究是最有用的分子，因为它不能在没有超热能输入的情况下在冷气体中形成，因此它的存在突出了机械能或强UV辐射的耗散.在这里，我们报告的检测CH $^+$（J=1-0）的光谱中的六个透镜星暴星系的红移z~2.5的发射和吸收线。该谱线具有如此高的激发临界密度，以至于它仅在非常致密（$>10^5$ cm $^{-3}$）的气体中发射，并且在低密度气体中被吸收。我们发现，CH $^+$发射线，这是更广泛的1000公里秒$^{-1}$，起源于密集的冲击波提供动力的热银河风。CH的$^+$吸收线揭示了冷（$T\sim 100$ K）、低密度气体的高度湍流的储存库，这些气体延伸到恒星爆发核心（半径<1 kpc）之外（>10 kpc）。我们表明，星系风维持湍流在10千秒差距尺度的环境中的星暴核心，处理这些环境成多相，引力约束水库。然而，发现质量流出率不足以平衡恒星形成率。因此，这些水库需要另一个质量输入，这可能是由正在进行的合并或冷流吸积提供的。我们的研究结果表明，银河反馈，加上湍流…
2017-08-29 astro-ph.CO astro-ph.GA
Connecting CO Intensity Mapping to Molecular Gas and Star Formation in the Epoch of Galaxy Assembly
强度测绘是一种很有前途的探测早期宇宙的技术，它可以从宇宙学体积中的未分辨星系中提取一条谱线。本文基于星系-晕连接的参数化模型，给出了z ~ 2.4 - 2.8星系CO（1-0）线的强度图和功率谱的预测，并证明了从这些观测结果可以直接推断高红移星系的性质。我们发现，我们的基准预测应该是可检测的现实实验。受显著建模不确定性的影响，我们展示了在我们的模型中改变每个参数对功率谱的影响。使用模拟观测，我们推断我们的模型参数空间的MCMC过程中的约束，并显示相应的限制LIR-LCO关系和CO光度函数。这些限制将是对目前高红移星系观测的补充，高红移星系观测可以检测到最亮的星系，但不能从光度函数的暗端检测到完整的样本。通过探测这些群体的聚合，CO强度映射可能是一个有价值的工具，探测分子气体及其与恒星形成的高红移星系。
2016-02-01 astro-ph.CO astro-ph.GA
Molecular gas and star formation activity in LIRGs in clusters at intermediate redshifts
我们调查的作用，密集的MPC尺度的环境中处理分子气体的星系团星系，因为它们落入集群的核心。我们考虑了来自赫谢尔透镜巡天和本星系团子结构巡天的中等$z$星系团中的$\sim20$亮红外星系（LIRG）。它们包括$z=0.546$的MACS J0717.5+3745和$z=0.2-0.3$的Abell 697、963、1763和2219。我们已经进行了远红外到紫外光谱能量分布建模的LIRGs，其中跨度集群为中心的距离内$r/r_{200}\simeq0.2-1.6$。作为2012年至2017年期间进行的五个观测计划的一部分，我们使用Plateau de Bure干涉仪及其继任者NOEMA观测了CO（1 $\rightarrow$ 0）或CO（2 $\rightarrow$ 1）中的LIRGs。我们比较了LIRGs的分子气体与恒星的质量比$M(H_2)/M_\star$、恒星形成率（SFR）和耗尽时间（$τ_{\rm dep}$）与星系团和场星形成星系的汇编。目标LIRG的SFR，$M(H_2)/M_\star$，和$τ_{\rm dep}$是一致的主序星（MS）场星系和恒星形成星系的比较样本。然而，我们发现，标准化为MS值的耗尽时间随着$r/r_{200}$的增加而增加，其中$2.8σ$具有显着性，这最终是由于具有$τ_{\rm dep}\gtrsimτ_{\rm dep,MS}$的簇…
2020-07-27 astro-ph.CO astro-ph.GA
A Universal, Local Star Formation Law in Galactic Clouds, Nearby Galaxies, High-Redshift Disks, and Starbursts
虽然对本星系群星系的观测显示了一个非常简单的局部恒星形成规律，即星系中每个斑块的单位面积恒星形成率与分子气体表面密度呈线性关系，但最近对银河系分子云和高红移星系的观测显然显示了一种更复杂的关系，其中相同表面密度的区域可以以完全不同的速率形成恒星。这些数据被解释为意味着不同的恒星形成定律适用于不同的情况，恒星形成定律对大尺度星系特性而不是局部特性敏感，或者恒星形成有高密度阈值。在这里，我们整理了银河系分子云的解析观测、本星系群星系的kpc尺度观测以及本地宇宙和高红移中盘状星系和星暴星系的未解析观测。我们表明，所有这些数据实际上是符合一个简单的，本地的，体积恒星形成的法律。这种明显的变化源于这样一个事实，即观察到的物体具有各种各样的3D尺寸尺度和内部聚集程度，因此即使在固定的气柱密度下，观察到的区域也可以具有广泛变化的体积密度。我们提供了一个简单的理论框架来消除这种投影效应，并且我们表明，从质量约为10^3 Msun的小型太阳邻域云到质量约为10^11 Msun的亚毫米星系，所有的数据都落在一个单一的恒星形成定律上，其中SFR只是每个局部自由落体时间分子气体质量的约1%。相比之下，建议恒星形成的法律，其中恒星形成的时间尺度是由银河系的旋转周期或SFR是线性成比例的气体质量以上的一些密度阈值不匹配至少有一些数据。
2011-12-05 astro-ph.CO astro-ph.GA
