CIII] Emission in Star-forming Galaxies at z ~ 1
最近在再电离时期（z > 6）的星系中观测到了CIII]λλ1907，1909静止坐标系紫外发射双峰，具有很高的等效宽度（>10 μ m，静止坐标系）。目前，有可能在显著较低的红移下获得恒星形成星系的更详细信息。因此，对它们的远紫外光谱的研究对于理解调节CIII]发射强度的因素是有用的。我们提出的第一个统计样本的CIII]发射测量恒星形成星系在z ~ 1。我们的样本来自DEEP 2巡天，跨越红移0.64 < z < 1.35（<z>= 1.08）。我们发现，在我们的样本中，单个CIII]检测的中值等效宽度（EW）（1.30 μ m）远小于迄今为止在z > 6时观察到的典型值。此外，在覆盖CIII的184个星系中，只有40个有显著的检测。有个别CIII]探测的星系比没有的星系平均有更蓝的颜色和更低的光度，这意味着强CIII]发射体通常是年轻和低质量的星系，没有显着的尘埃消光。利用叠加光谱，我们进一步研究了CIII]强度与多个星系性质（M_B，U-B，M*，恒星形成率，比恒星形成率）以及静止坐标系近紫外（Fe Ⅱ * 和Mg Ⅱ）和光学[OIII]和Hβ）发射线强度的关系。这些结果提供了恒星形成星系在z ~ 1处的物理环境的详细图像，并激发了未来在类似红移处对强CIII]发射体的观测。
2017-03-04 astro-ph.GA
The ALPINE-ALMA [CII] survey: Small Lya-[CII] velocity offsets in main-sequence galaxies at 4.4 < z < 6
紫外线中的Lya线和FIR中的[CII]线是广泛使用的工具，用于识别星系并深入了解早期宇宙中的ISM特性。通过将ALMA在~ 320 GHz波段7获得的数据作为ALMA早期[CII]大型研究计划（ALPINE）的一部分，与来自凯克的DEIMOS，VIMOS和VLT的FORS 2的光谱数据相结合，我们收集了一个独特的4.4 < z < 6的53个主序星形成星系的样本，其中我们检测到Lya线和[CII]。我们使用ALMA观测到的[CII]作为星系系统速度的示踪剂，我们发现90%的选定物体的Lya-[CII]速度偏移在0 < Dv_Lya-[CII] < 400 km/s的范围内，与迄今为止在早期宇宙中可用的少数测量结果一致，并且明显小于在较低z处观察到的结果。我们观察到ISM-[CII]偏移在-500 < Dv_ISM-[CII] < 0 km/s的范围内，与所有红移的值一致。我们发现Dv_Lya-[CII]与Lya静止框架等效宽度EW 0（Lya）（或等价地，Lya逃逸分数f_esc（Lya））之间存在显著的相关性。根据现有的Lya光子辐射转移模型，Lya光子的逃逸在具有高流出速度的星系中将是有利的，与我们的观察一致。均匀壳层模型还预测，在慢流出星系（0 < v_out < 300 km/s）中，Lya逃逸主要由中性氢柱密度（NHI）决定，而Steidel+10的另一种模型则倾向于N…
2020-07-02 astro-ph.CO astro-ph.GA
[CII] halos in ALPINE galaxies: smoking-gun of galactic outflows?
ALMA观测揭示了许多高红移星系被扩展的（10-15 kpc）[CII]发射晕所包围，即使是最先进的放大模拟也无法预测。使用半解析模型，在以前的工作中，我们建议，这样的晕是由恒星爆发驱动的，灾难性的冷却外流。在这里，我们进一步改进的模型，并比较其预测与数据7恒星形成（$10\lesssim \rm SFR/ M_\odot \rm yr^{-1}<100$）星系在z=4-6，观察到的ALPINE调查。我们发现：（a）检测到的[CII]晕是恒星爆发驱动外流的自然副产品;（b）外流质量加载因子在$4\lesssimη\lesssim 7$范围内，对于质量较低、SFR较低的系统，$η$值较高，与恒星质量成比例，为$η\propto M_*^{-0.43}$，与动量驱动假说一致。我们的模型表明，外流是高z星系中普遍存在的现象。然而，在低质量系统中，晕扩展的[CII]发射可能太微弱，无法以当前的灵敏度水平检测到。
2022-12-15 astro-ph.CO astro-ph.GA
First Identification of 10-kpc Scale [CII] 158um Halos around Star-Forming Galaxies at z=5-7
我们报告了在早期宇宙中发现的10 kpc尺度[CII] 158 μ m晕围绕恒星形成星系。我们选取了18个星系的深ALMA数据，每个星系的恒星形成速率为~ 10-70 Msun，没有活动星系核的特征，它们的[CII]线分别在z=5.153-7.142被探测到，并在紫外可见度平面上进行了[CII]线和尘埃连续谱的叠加。表面亮度的径向剖面显示，在9.2sigma水平的10-kpc尺度[CII]晕显着扩展超过HST恒星连续数据的指数剖面的基础上的一个因素~5，以及尘埃连续。我们还比较了这个时期恒星形成星系中普遍存在的[CII]和Lya晕的径向轮廓，发现标度长度在1 sigma水平内一致。虽然两个独立的流体动力学放大模拟匹配的尘埃和恒星的连续属性，模拟不能再现扩展[CII]线发射。扩展的[CII]晕的存在是早期星系外流残余的证据，并表明外流可能是由冷模流出排出中性气体。
2019-09-28 astro-ph.GA
Strong [CII] emission at high redshift
本文报道用APEX望远镜在透镜星系BRI 0952-0115中观测到z=4.43的[CII] 157.74 μ m精细结构谱线。这是第一次在高红移的L_FIR < 10^13 L_sun的源中探测到[CII]线。与之前在高z下的[CII]检测相比，该线非常强（通量高5-8倍），部分原因是透镜放大。L_[CII]/L_FIR比值为10^-2.9，高于具有相似红外光度的本星系的观测值。结合之前对高红移星系[CII]的观测，我们的结果表明，高红移星系中的[CII]发射相对于相同红外光度的本地星系有所增强。这一发现可能是由于当前在高红移下对[CII]的少数观测的选择效应，特别是可能尚未公布未探测到的事实（尽管少数公布的上限仍然与[CII]增强情景一致）。如果这一趋势在更大的样本中得到证实，这将表明高z星系的特征是与它们的本地对应星系不同的物理条件。无论趋势的物理起源如何，这种效应都将增加[CII] 158 um线搜索和表征高z源的潜力。
2009-04-24 astro-ph.CO astro-ph.GA
ALMA Imaging of Gas and Dust in a Galaxy Protocluster at Redshift 5.3: [CII] Emission in "Typical" Galaxies and Dusty Starbursts ~1 Billion Years after the Big Bang
我们报告的[CII]和OH的发射对与z=5.3亚毫米星系（SMG）AzTEC-3的星系原星团中心的干涉成像，使用阿塔卡马大（分）毫米阵列（ALMA）。我们检测到强大的[CII]，OH，和休息帧157.7微米连续发射向SMG。[CII]辐射分布在3.9 kpc的尺度上，意味着动力学质量为9.7 x 10^10 Msun，恒星形成率（SFR）表面密度为Sigma_SFR = 530 Msun/yr/kpc 2。这表明AzTEC-3在Sigma_SFR形成恒星，接近辐射压力支持盘的爱丁顿极限。我们发现，OH的排放是轻微的蓝移相对于[CII]线，这可能表明与恒星暴的峰值阶段的分子外流。我们还检测和动态解决[CII]发射超过7.5千秒差距的规模对一个三重莱曼break星系与中等UV为基础的SFR在原星系团在95千秒差距的投影距离SMG。这些星系在连续谱中没有被探测到，这表明远红外SFR <18-54 Msun/yr，与基于紫外线的估计22 Msun/yr一致。这些星系的光谱能量分布与附近的螺旋星系和星暴星系不一致，但与矮星系相似。这与对年轻恒星爆发的预期是一致的，没有明显的老年恒星星族。这表明这些星系是富含金属的，但没有严重的尘埃遮蔽，z>5的“正常”恒星形成星系，表明ALMA可以在非常早期的宇宙中检测到“典型”星系中的星际介质。
2014-10-17 astro-ph.CO astro-ph.GA
Effects of Bursty Star Formation on [CII] Line Intensity Mapping of High-redshift Galaxies
本文提出了一个考虑延迟超新星反馈引发爆发性恒星形成历史的分析建模框架，探讨了爆发性对高红移星系[CII]谱线强度映射的影响，发现其会提升低质量星系光度并导致功率谱大尺度聚集项显著过剩。
2024-08-25 astro-ph.CO astro-ph.GA
Simulated [CII] in high-z galaxies
本研究针对高红移星系[CII]晕起源争议，构建后处理模型模拟Illustris-TNG50星系的[CII]辐射，验证了星系尺度模拟的有效性，同时发现内周介质辐射偏低等差异，指出卫星星系气体与中心星系外流共同贡献延伸辐射。
2024-07-24 astro-ph.CO 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
A multi-wavelength exploration of the [CII]/IR ratio in H-ATLAS/GAMA galaxies out to z=0.2
本文研究了在H-ATLAS巡天~ 50 ° ^2范围内选取的28个星系样本中观测到的[CII]-157.74 μ m禁戒精细结构线的行为。样本仅限于通量密度高于S_160um> 150 mJy的星系，并且GAMA调查的光谱为0.02<z<0.2。以这条红移线为中心的远红外光谱是用赫歇尔空间天文台上的PACS仪器拍摄的。星系跨度为10<log（L_IR/Lo）<12（其中L_IR=L_IR[8- 1000 μ m]）和7.3<log（L_[CII]/Lo）<9.3，涵盖了各种光学星系形态。在高红外光度下，样品表现出所谓的[CII]亏损，即L_[CII]/L_IR（以下简称[CII]/IR）在高L_IR下减小。特别是高比值的尘埃，其特征为：（1）L_IR<10^11Lo，（2）冷尘埃温度T_d<30 K，（3）r波段影像上的盘状形貌，（4）WISE色0.5<S_12um/S_22um<1.0，（5）S_（12）μ m/S_22um<1.0，（6）S_（12）μ m/S_22um<1.0，（7）S_（12）μ m/S_22um<1.0，（8）S_（12）μ m/S_22um<1.0。（5）低表面亮度Sigma_IR~10^8-9 Lo kpc^-2，（6）比恒星形成速率sSFR~0.05-3 Gyr^-1。我们认为远紫外辐射场的强度<G_O>是控制[CII]/IR比值的主要参数。相对高的…
2015-03-03 astro-ph.CO astro-ph.GA
Intensity mapping of [CII] from early galaxies
[CII] 157.7 $\rm μ$ m精细结构发射线的强度映射代表了探测星系中恒星形成活动的理想实验，特别是在那些太暗而无法单独检测的星系中。在这里，我们调查这样的实验的可行性$z > 5$星系。我们构建的$L_{\rm CII} - M_{\rm h}$关系的观测和模拟，然后生成模拟[CII]强度地图，通过应用这种关系建立从大规模N体模拟晕目录。地图的河外远红外（FIR）连续，被称为“前景”，和CO旋转过渡线和[CI]精细结构线被称为“污染”，以及生产。我们发现，在316 GHz（对应于$z_{\rm CII} = 5$），河外FIR连续谱、[CII]信号、从$J=1$到13的所有CO谱线和两条[CI]谱线的平均强度分别为$\sim 3\times10^5$ Jy sr $^{-1}$、$\sim 1200$ Jy sr $^{-1}$、$\sim 800$ Jy sr $^{-1}$和$\sim 100$ Jy sr $^{-1}$.我们讨论了一种方法，该方法允许我们通过从每条视线中去除光谱平滑成分来减去FIR连续体前景，并通过丢弃污染排放中明亮的像素来抑制CO/[CI]污染。$z > 5$ [CII]信号主要来自质量范围为$10^{11-12} \,M_\odot$的晕;由于该质量范围很窄，强度映射是研究这些早期星系的理想实验。原则上，这样的信号是可访问的地面望远镜与6米…
2015-04-24 astro-ph.CO 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
The ALPINE-ALMA [CII] survey: Survey strategy, observations and sample properties of 118 star-forming galaxies at $4<z<6$
ALMA-ALPINE [CII]巡天的目的是表征正常恒星形成星系（SFG）样本的性质。ALMA大型研究计划（ALPINE）在[CII]-158 $μ$ m谱线和远红外（FIR）连续辐射中观测到118个星系，这些星系在HI再电离结束后的快速质量组装期间，红移为4<z<6。我们提出了调查的科学目标，观测策略，和样本选择的118个星系观测ALMA，平均光束短轴约0.85弧秒，或$\sim$ 5千秒差距的调查中位红移。样品的性质进行了描述，包括光谱红移来自紫外静止帧，恒星质量，恒星形成率从光谱能量分布（SED）拟合。来自ALMA数据的观察到的属性，并讨论在[CII]和FIR连续的整体检测率，与观察到的信噪比分布。该样品代表了在这些红移的主序列中的SFG群体。当信噪比（S/N）阈值大于3.5时，[CII]的总体检出率为64%，对应于95%纯度（S/N>5时，检出率为40%）。基于对[CII]数据立方体的目视检查以及大量的辅助数据，我们发现了令人惊讶的广泛的星系类型，包括40%的合并，20%的扩展和分散主导，13%的紧凑和11%的旋转盘，剩下的16%太暗而无法分类。这种多样性表明，在这个时代，一定有各种各样的物理过程在起作用，首先是星系合并的过程。本文为4<z<6的普通SFG气体分布提供了一个参考样本。
2020-06-16 astro-ph.CO astro-ph.GA
Outflows and extended [CII] halos in high redshift galaxies
最近堆积的ALMA观测显示，$z\approx 6$的正常恒星形成星系被扩展的（$\approx 10\,\mathrm{kpc}$）[CII]发射晕所包围，这是最先进的放大模拟所无法预测的。我们提出了一个模型，其中这些晕是超新星驱动的冷却外流的结果。我们的模型包含两个自由参数，外流质量加载因子，$η$，和母星系暗物质晕圆速度，$v_c$。外流模型成功地匹配所观察到的[CII]表面亮度轮廓，如果$η= 3.20 \pm 0.10$和$v_c = 170 \pm 10{\,\rm km\,s^{-1}}$，对应于一个动态质量的$\approx 10^{11}\, \mathrm{M}_\odot$。预测的流出率和流速范围分别为$128 \pm 5 \,\mathrm{M}_\odot {\rm yr}^{-1}$和$300-500 {\,\rm km\,s^{-1}}$。我们的结论是：（a）扩展晕可以由冷却流出产生;（b）大的$η$值与恒星爆发驱动的流出勉强一致，但它可能表明来自活动星系核的额外能量输入;（c）[CII]晕的存在需要星系$f_{\rm esc} \ll 1$的电离光子逃逸分数。该模型也可以很容易地应用到个别高$z$星系，如观察到的，例如，ALMA ALPINE的调查已经开始。
2020-04-24 astro-ph.CO 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
Strong FUV fields drive the [CII]/FIR deficit in z~3 dusty, star-forming galaxies
我们给出了两个z~3尘埃星系-- ALESS 49.1和ALESS 57.1中[CII] 157.74 μ m谱线和静止坐标系160 μ m连续谱线的0.15角秒（1 kpc）分辨率ALMA观测结果，并结合了CO（3-2）分辨观测结果。在这两个源中，[CII]表面亮度分布由半径为1 kpc的致密核心$\leq$主导，比CO（3-2）发射的范围小2-3倍。在ALESS 49.1中，我们发现了一个额外的扩展（8 kpc半径），低表面亮度[CII]组件。基于对模拟ALMA观测的分析，[CII]和160 μ m连续表面亮度分布与与CO（3-2）发射大小相同的单高斯表面亮度分布不一致。[CII]旋转曲线在$\simeq$ 2 kpc半径处变平，表明中心区域的运动学由重子盘主导。这两个星系都表现出强烈的[CII]/FIR赤字在1千秒差距尺度，与FIR表面亮度[CII]/FIR斜率陡峭比本地恒星形成星系。[CII]/CO（3-2）观测与PDR模式的比较表明，在ALESS 49.1和57.1的中心区域存在强FUV辐射场（$G_0\sim10^4$）和高气体密度（$n\mathrm{(H)}\sim10^4-10^5$ cm $^{-3}$）。最直接的解释明显的[CII]/FIR赤字是一个热饱和的C+精细结构水平在温度$\geq$ 500 K，由强FUV场驱动。
2019-01-28 astro-ph.GA
ALMA detection of [CII] 158 micron emission from a strongly lensed z=2 star-forming galaxy
我们的目标是确定星际介质（ISM）的性质和在高红移典型的恒星形成星系的恒星形成。在我们之前使用HST，Spitzer，Herschel和Plateau de Bure干涉仪（PdBI）进行的多波长观测之后，我们研究了一个z = 2.013的强透镜星系，星系团MACS J0451 + 0006后面的弧，用ALMA测量[CII] 158微米发射线，ISM的主要冷却剂之一。[CII]这个星系南部的辐射在10 $σ$被探测到。考虑到强引力透镜效应，它提供了$μ=49$的放大率，内在透镜效应校正的[CII] 158微米光度是$L(CII)=1.2 \times 10^8 L_\odot$。观测到的[CII]-红外发射，$L(CII)/L(FIR) \approx (1.2-2.4) \times 10^{-3}$，被发现是类似于在附近的星系。观测到的比率$L(CII)/L(CO)=2.3 \times 10^3$也是如此，它与恒星形成星系和活动星系核（AGN）在低红移时的比率相当。我们利用强引力透镜扩展诊断研究的冷ISM低光度（$L(IR) \sim (1.1-1.3) \times 10^{11} L_\odot$）和SFR比以前的工作在高红移的数量级。虽然需要更大的样本，我们的研究结果提供的证据表明，典型的高红移星系的冷ISM具有类似于正常的恒星形成星系在本地宇宙的物理特性。
2015-02-12 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
The Semi-forbidden CIII]$λ$1909Å~ Emission in the Rest-Ultraviolet Spectra of Green Pea Galaxies
我们利用哈勃空间望远镜（HST）上的空间望远镜成像光谱仪（STIS）观测了绿豌豆星系在0.13 < z < 0.3处的半禁态CIII]发射。我们在7/10的星系中探测到CIII]发射，其CIII]等效宽度范围为2- 10 μ m。观测到的CIII]发射线强度与光电离模型的预测一致，该模型考虑了年轻恒星年龄< 3- 500万年，高电离参数（logU > -2）的双星恒星演化效应。来自年轻大质量恒星的硬电离辐射，以及低金属丰度时的高星云温度可以解释观测到的[OIII]和[CIII]发射线的高等效宽度。绿豌豆星系的Ly $α$和CIII]等效宽度之间没有明显的相关性，观测到的散射可能是由于Ly $α$相对于中性气体的光学厚度的变化。绿豌豆星系很可能是密度束缚的，我们研究了CIII]发射对莱曼连续光学厚度的依赖性。在我们的样本中，潜在的LyC泄漏星系具有很高的CIII]等效宽度，只有在小于300万年的星暴年龄和比非泄漏星系更硬的电离光谱下才能再现。在具有类似金属丰度和电离参数的星系中，对于那些光学厚度比LyC更高的星系，CIII]等效宽度似乎更强，正如光电离模型所预期的那样。需要进一步研究更大样本的CIII]-发射体，以校准CIII]发射对LyC辐射逃逸的依赖性，并使CIII]诊断能够应用于再电离时期的星系。
2020-06-11 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
Herschel Observations of Far-Infrared Cooling Lines in intermediate Redshift (Ultra)-luminous Infrared Galaxies
本文报道了利用赫歇尔空间天文台的SPIRE-Fourier变换光谱仪（FTS）对一个中等红移（0.2<z<0.8）（超）亮红外星系（LIR>10^11.5 Lsun）样品的[CII] 158 μ m谱线进行光谱测量的第一批结果。这是第一次调查[CII]发射，一个重要的恒星形成的示踪剂，在红移范围内，宇宙的恒星形成率密度迅速增加。我们从超过80%的样品中检测到强的[CII] 158 um线发射。我们发现[CII]线是发光的，在我们光源的远红外连续发光度的（0.8-4）× 10 ^（-3）范围内，并且似乎是从分子云表面的光解离区域产生的。我们的中间红移（U）LIRGs中的L[CII]/LIR比平均比本地ULIRG大10倍。此外，我们还发现我们的样本中的L[CII]/LIR和L[CII]/LCO（1-0）比值与局域正常星系和高z恒星形成星系相似。在z~0.5的ULIRGs表现出许多相似的本地正常和高z恒星形成星系的属性。我们的研究结果强烈表明，在过去的50亿年里，亮红外星系的恒星形成区的性质可能发生了快速演变。
2014-01-10 astro-ph.CO astro-ph.GA
The ALPINE-ALMA [CII] Survey: the population of [CII]-undetected galaxies and their role in the $\mathrm{L_{[CII]}}$-SFR relation
[CII] 158 $~μ$ m发射线是迄今为止研究早期宇宙中高红移星系最有用的工具之一。作为恒星形成星系静止系远红外区最亮的冷却线之一，它已被成功地用作恒星形成速率（SFR）的示踪源。这幅图在更高的红移下更复杂，在这种情况下它的可用性仍在调查中。ALMA大型早期[CII]研究计划（ALPINE）的最新结果表明，L $\mathrm{_{[CII]}}$ -SFR关系到$z\sim6$没有（或很弱）演化，但它们的可靠性受到大量[CII]未被探测到的星系的阻碍。在这项工作中，我们的特点人口[CII]非检测在ALPINE。通过叠加它们的ALMA光谱，我们获得了在$\sim5.1σ$处检测到的信号，导致$\mathrm{log(L_\mathrm{[CII]}}/\mathrm{L_{\odot}})$ $\sim7.8$的[CII]光度。当把这个值与[CII]探测到的值结合起来时，我们发现一个$\mathrm{L_{[CII]}}$ -SFR关系，其斜率为$b=1.14\pm0.11$，在不确定性范围内与在局部宇宙中发现的线性关系以及先前在$z\sim5$的ALPINE发现一致。这表明[CII]线可以被认为是恒星形成的良好示踪剂，直到遥远的宇宙。最后，我们表明，我们的样本中的星系，最偏离所观察到的L $_\mathrm{[CII]}$ -SFR关系可能会遭受一个不太精确的红移估计，也许…
2022-02-04 astro-ph.GA
The ALMA REBELS Survey: Average [CII] $158\,\rm{μm}$ sizes of Star-Forming Galaxies from $z\sim 7$ to $z\sim 4$
我们提出了平均[CII] $158\,\rm{μm}$发射线的紫外亮恒星形成星系在$z\sim7$的大小。我们的研究结果是来自[CII] $158\,\rm{μm}$发射线和ALMA观测到的尘埃连续体的叠加分析，利用大型程序再电离时代明亮发射线调查（REBELS）。我们发现在$z\sim7$的平均[CII]发射具有$2.2\pm0.2\,\rm{kpc}$的有效半径$r_e$。它是$\gtrsim2\times$大于尘埃连续和休息帧紫外线发射，与最近报道的$z\lesssim6$星系的测量。此外，我们比较了平均[CII]大小与ALMA大型计划在早期观测到的$4<z<6$星系（ALPINE）。通过分析两个红移仓中$4<z<6$星系的[CII]尺寸，发现$z\sim5.5$和$z\sim4.5$星系的[CII]平均尺寸分别为$r_{\rm e}=2.2\pm0.2\,\rm{kpc}$和$r_{\rm e}=2.5\pm0.2\,\rm{kpc}$.这些测量结果表明，恒星形成星系，平均而言，在$z\sim7$和$z\sim4$之间的红移的[CII] $158\,{\rm μm}$发射区的大小没有演变。这一发现表明，在很宽的红移范围内，恒星形成星系的形态可能是由气体主导的。
2022-06-15 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
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
Kinematics of $z\geq 6$ galaxies from [CII] line emission
利用[CII] 158 $μ$ m谱线研究了再电离时期星系的运动学性质。线轮廓提供了关于运动学以及结构特性的信息，例如盘和卫星的存在。要了解这些属性是如何编码的线轮廓，首先，我们开发的分析模型，我们确定磁盘倾角和气体湍流运动的关键参数影响的线轮廓。为了获得进一步的见解，我们使用“Althaea”，一个高分辨率（$30\, \rm pc$）模拟的原型Lyman Break星系，在红移范围$z = 6-7$，当星系处于非常活跃的组装阶段。基于形态学，我们选择了三个主要的动力学阶段：I）合并，II）螺旋盘，III）扰动盘。我们分别在I）、II）和III）中识别了合并事件、螺旋臂和平面外流动的光谱特征。我们推导出一个广义动力学质量与[CII]线的半高宽关系。如果关于星系倾角的精确信息是（或不是）可用的，则返回的质量估计值在因子$2$（$4$）内是准确的。Tully-Fisher关系被发现为所观察到的高$z$星系，即$L_{\rm[CII]}\propto (FWHM)^{1.80\pm 0.35}$，我们提供了一个简单的，基于物理的解释。最后，我们进行模拟ALMA模拟来检查[CII]的可检测性。当正面观察时，蜀葵总是在$> 5σ$处被检测到;在边缘上的情况下，它仍然未被检测到，因为较大的固有FWHM将线峰值通量推到检测限以下。这表明，所报告的一些未探测到的情况可能是由于倾斜效应。
2019-05-27 astro-ph.CO astro-ph.GA
[CII] 158 Micron Emission from z~4 HI Absorption-Selected Galaxies
本文报道了利用阿塔卡玛大型毫米/亚毫米阵列（ALMA）在z ~ 4处对与四个高金属丰度阻尼Ly-alpha吸收体（DLAs）有关的星系的[CII] 158微米发射线的搜索。我们检测到[CII] 158微米发射星系在DLA红移在三个领域，一个领域显示两个[CII]发射器。结合以前的结果，我们现在已经检测到[CII] 158微米的发射从六个星系中的五个与目标的高金属丰度DLAs在z ~ 4。这些星系具有相对较大的碰撞参量，约为16 - 45 kpc，[CII] 158微米线的光度为（0.36 - 30）x 10^8 Lsun，静止坐标系的远红外特性类似于发光的莱曼破裂星系，恒星形成速率约为7 - 110 Msun yr-1。比较吸收和发射线的轮廓线的质心之间产生显着的协议，表明DLA的痕迹气体的速度类似的[CII] 158微米的排放。这不利于DLA来自伴星系中的气体的情况。这些观测突出了ALMA发现高红移星系群的独特能力，这些星系群几十年来一直在很大程度上逃避探测。
2018-12-14 astro-ph.GA
The VANDELS survey: global properties of CIII]$λ$1908Å emitting star-forming galaxies at z$\sim$3
我们研究了217个在$2<z<4$显示CIII]发射的星系的大样本的平均性质，这些星系是从VANDELS巡天中的$\sim$ 750主序星形成星系的母样本中选出的。这些CIII]发射体具有广泛的紫外线光度范围，因此允许详细的堆叠分析来表征它们的恒星质量，恒星形成率（SFR）和恒星金属丰度，作为紫外线发射线比，EW和碳氧（C/O）丰度比的函数。可靠的CIII]检测结果代表母体样品的$\sim$ 30%。极端CIII]发射体（EW（CIII]）$\gtrsim$ 8 π）在VANDELS中极为罕见（$\sim$ 3%）。样品的紫外线比率表明，除了大质量恒星之外，没有电离源。具有较大EW（CIII]）的堆显示较大EW（Ly $α$）和较低金属度，但并非所有CIII]发射体都是Ly $α$发射体。CIII]发射体的恒星金属丰度与母样品没有显著差异，对于恒星质量$\log$（M $_{\star}$ /M $_{\odot})\sim$ 9-10.5），从$\sim$ 10%增加到$\sim$ 40%太阳能。CIII]发射体的恒星质量-金属丰度关系与以前的工作一致，表明从$z=0$到$z\sim3$的强烈演化。样品的C/O丰度范围为35%-150%太阳光，随着FUV光度的显著增加和CIII] EW的平滑降低。我们讨论了C/O-Fe/H和C/O-O/H平面上的CIII]发射体，发现它们遵循的恒…
2021-11-10 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
A physical model for [CII] line emission from galaxies
在本星系中测量到[CII] 158 $μ$ m线光度与恒星形成率之间的紧密关系。然而，在高红移（$z>5$），观察到更大的散射，相当大的（15 - 20\ %）部分异常值是[CII]缺陷。此外，这些源的[CII]表面亮度（$Σ_{\rm CII}$）系统地低于从局部关系预期的。为了澄清这种[CII]不足的起源，我们已经开发了一个分析模型，适合当地的[CII]数据，并已验证对辐射转移模拟与云。该模型预测整体增加$Σ_{\rm CII}$与表面恒星形成率（$Σ_*$）。然而，对于$Σ_* > 1 M_\odot~{\rm yr}^{-1}~{\rm kpc}^{-2}$，$Σ_{\rm CII}$饱和。我们的结论是，underlighting [CII]系统可以从三个因素的组合：（a）从肯尼卡特-施密特关系（$κ_s \gg 1$），参数化的"突发性"参数$κ_s$大的向上偏差;（b）低金属丰度;（c）低气体密度，至少对于最极端的源（如CR7）。仅观测[CII]发射不能打破上述三个参数之间的简并性;这需要来自其他发射谱线（例如[OIII] 88 $μ$ m，CIII] 1909 A，CO谱线）的额外信息。给出了解释低和高$z$星系的简单公式。
2019-08-20 astro-ph.GA
Tracing the reionization epoch with ALMA: [CII] emission in z~7 galaxies
本文给出了四个星系在再电离期[CII]158 $μ$ m辐射的新结果。这些星系先前被证实是在红移之间的6.6和7.15之间的存在下，在其光谱中的Ly $α$发射线。Ly $α$发射线与[CII]线给出的系统红移相比红移了100-200 km/s。这些速度偏移量小于具有相似紫外光度和发射线性质的z~3 Lyman break星系中观测到的速度偏移量。较小的速度偏移降低了Ly $α$的可见性，因此在一定程度上减轻了在z~7处非常中性的IGM的需要，以解释在该时期观察到的Ly $α$发射体的分数的下降。这些星系的[CII]发射量为L[CII]=0.6-1.6 x10 $^8 L_\odot$：这些光度使它们始终低于在低红移恒星形成和贫金属星系中观察到的SFR-L[CII]关系，也低于z =5.5 Lyman break星系，具有类似的恒星形成率。我们认为，以前未检测到的[CII]在z~7星系类似或更小的恒星形成率是由于选择效应：以前的目标大多是强的Ly $α$发射，因此可能是贫金属系统，而我们的星系更具有代表性的一般高红移恒星形成人口。
2016-08-31 astro-ph.GA
A tentative $\sim$1000 km s$^{-1}$ offset between the [CII] 158 $μ$m and Ly$α$ line emission in a star-forming galaxy at $z = 7.2$
GN-108036是$z=7.21$的一个恒星形成星系，也是北半球已知最遥远的来源之一。基于NOEMA的观测，我们在这里报告了在$\approx4σ$意义上的[CII]线的初步探测。集成的[CII]线发射在空间上偏移约$\sim4$ kpc从静止帧紫外（UV）发射。总[CII]光度（$L_{\rm [CII]}=2.7\times10^8~L_{\odot}$）与在附近和高$z$恒星形成星系中观测到的[CII]光度与恒星形成率（SFR）的关系一致。更有趣的是，[CII]线相对于Ly $α$线由$980\pm10$ km s $^{-1}$蓝移。如果得到证实，这对应于迄今为止报告的Ly $α$线和$z\gtrsim6$的非谐振线之间的最大速度偏移。根据在其他高红移星系中观测到的趋势，GN-108036中大的Ly $α$速度偏移与其低的Ly $α$等效宽度和高的UV绝对星等是一致的。基于膨胀壳层的Ly $α$辐射传输模型，GN-108036中的大Ly $α$速度偏移可以解释为存在大的氢气柱密度和/或速度为$v_{\rm out}\simΔv_{\rm Ly α}/2\sim500$ km s $^{-1}$的外流。我们还报告了3 $σ$检测到一个潜在的星系同伴位于$\sim30$ kpc的GN-108036以东，在一个类似的系统速度，没有对应的休息帧紫外线发射。
2022-06-23 astro-ph.GA
The Extended [CII] under Construction? Observation of the brightest high-z lensed star-forming galaxy at z = 6.2
本文介绍了[CII] $\,158\,\rm{μm}$发射线的观测结果，并报道了$z=6.2078\pm0.0002$强透镜（$μ\sim20$）恒星形成星系MACS 0308-zD 1的光谱红移确认。[CII]发射线在透镜星系（zD1.1）的静止帧UV亮团内以信噪比$>6$检测到，并显示出多个速度分量;窄[CII]的速度半高宽（FWHM）为$110\pm20\,\rm{km/s}$，而更宽的[CII]的FWHM为$230\pm20\,\rm{km/s}$。较宽的[CII]组分相对于窄的[CII]组分蓝移（$-80\pm20\,\rm{km/s}$），并且具有延伸超出UV亮团块的形态。我们发现，虽然窄[CII]发射最有可能与zD1.1相关，但更广泛的成分可能与流出的气体相关。基于没有探测到$λ_{\rm 158\,μm}$尘埃连续体的结果，我们发现MACS 0308-zD 1的恒星形成活动发生在一个红外光度$\lesssim9\times10^{8}\,{\rm L_{\odot}}$严格上限的无尘环境中。针对这个强透镜暗星系进行后续ALMA和JWST观测，对于描述早期宇宙中典型星系生长的细节至关重要。
2023-03-13 astro-ph.GA
Velocity resolved [CII], [CI], and CO observations of the N159 star-forming region in the Large Magellanic Cloud: a complex velocity structure and variation of the column densities
[CII] 158 μ m线是恒星形成活动区的主要冷却线之一。通常假设cloudical紫外线穿透云模型预测的[CII]线轮廓类似的CO。然而，最近的光谱分辨观测表明，它们往往是非常不同的，表明一个更复杂的起源线发射，包括源区的动态。我们的研究目的是通过分离发射线的空间和光谱来源来研究大麦云（LMC）中恒星形成ISM的物理性质。本文主要讨论了大麦哲伦星云N159恒星形成区的光谱特征、发射线的来源以及含碳物质的位相。我们用SOFIA上的GREAT在[CII] 158 μ m和[NII] 205 μ m中绘制了N159的4 'x（3-4）'区域，用APEX在CO（3-2），（4-3），（6-5），1 - 3CO（3-2）和[CI] 3 P1 - 3 P0和3 P2 - 3 P1中绘制了区域。观察到的所有跃迁的发射显示出在整个地图上和不同物种之间的线轮廓的很大变化。在大多数位置处，[CII]发射谱线轮廓显著宽于CO和[Cl]的发射谱线轮廓。我们估计的分数的[CII]积分线发射，不能拟合的CO线的轮廓是20%-50%。我们推导出C+，C，和CO的相对贡献的列密度在每个速度箱。C+的贡献主要分布在远离稠密分子气体的速度区域以及N159 W和E的CO核之间的区域。我们估计电离气体对[CII]发射的贡献，使用[NII]发射的比率在其峰值位置< 19%到[CII]发射，并且在整个观察区域<15%。…
2015-06-05 astro-ph.GA
A ${\bf 1.4}$ deg${\bf ^2}$ blind survey for CII], CIII] and CIV at ${\bf z\sim0.7-1.5}$. II: luminosity functions and cosmic average line ratios
最近，在早期宇宙星系（$z>5$）中观测到了CIII]和CIV发射线，为测量星系红移、研究星系的星族和活动星系核提供了新的途径。我们探索了Stroe等人（2017）提出的第一项盲态CII]、CIII]和CIV调查（分别为$z\sim0.68, 1.05, 1.53$）。通过与H-$α$和L-$α$发射体、紫外选星星系和类星体在相似红移下的亮度函数的比较，导出了CII]、CIII]和CIV线发射体的亮度函数，并研究了它们的性质. $z\sim0.68$上的[CII] LF同样可以用Schechter或幂律LF来描述，这是SF和AGN活动混合的特征。CIII] LF（$z\sim1.05$）与Schechter H $α$和Ly $α$ LF的缩小版本在红移处一致，表明其来源于SF。与此形成鲜明对比的是，$z\sim1.53$的CIV LF与幂律类星体LF非常吻合。我们发现，最亮的紫外光源（$M_{UV}<-22$）将普遍具有CIII]和CIV发射。然而，平均而言，CIII]和CIV在相同的红移下不如H $α$或Ly $α$发射体丰富，具有$\sim0.02-0.06$与H $α$和$\sim0.01-0.1$与本征Ly $α$的宇宙平均比率。我们预测，只有当宿主本身是明亮的，有效的Ly $α$逃逸分数低于1%时，CIII]和CIV线才能在确认高红移候选者方面真正具有竞争力。虽然CII…
2017-07-12 astro-ph.CO astro-ph.GA
A scaling relation in [C II]-detected galaxies and its likely application in cosmology
我们确定和调查之间的$\rm{[CII]} 158μm$光度和线宽的$\rm{[CII]}$检测星系的可能的相关性。在观测上，$\rm{[CII]} 158μm$发射线的强度通常比CO发射线的强度强，这条$\rm{[CII]}$发射线已被用来作为银河系特征的另一条示踪线。此外，许多$\rm{[CII]}$探测到的星系在$z > 4$中被识别出来。基于以往对CO光度-半高宽相关关系（LFR）的研究和现有的新的$\rm{[CII]}$测量结果，我们收集了文献中已探测到的$\rm{[CII]}$星系的样本，并进行了线性回归分析。$\rm{[CII]}$ LFR在稳健水平得到确认。我们还论证了$\rm{[CII]}$ LFR在高$z$星系距离测量中的可能应用。因此，我们将宇宙空间尺度扩展到$7$的红移$z$之外。利用距离测量的结果，我们对考虑暗能量演化的Chevallier-Polarski-Linder模型中的宇宙学参数进行了约束.因此，当$\rm{[CII]}$探测到的星系的测量距离数据被包含在宇宙学参数约束中时，$\textit{w}_{0}$和$\textit{w}_{a}$的不确定性显著降低，举例说明使用$\rm{[CII]}$探测到的星系作为示踪剂来约束宇宙学参数的潜力。
2022-11-09 astro-ph.GA
An extended [CII] halo around a massive star-forming galaxy at z = 5.3
高红移观测通常偏向于质量大而明亮的星系，这些星系不一定代表全部的星系群。为了准确地研究星系的演化和质量组装在这些红移，观测“正常”的主序星星系是必要的。在这里，我们提出阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列（ALMA）的0.3”分辨率观测的[CII]发射线在158 $μ$ m的HZ 7，一个主序星星系在$z=5.25$。与哈勃太空望远镜（HST）拍摄的档案静止框架紫外线观测相比，我们发现了存在扩展[CII]发射的强有力证据，我们估计是静止框架紫外线发射的两倍，产生了第一个高红移物体，其中一个[CII]“Halo”的清晰签名迄今已被检测到。对于n = 1的匹配Sérsic轮廓，我们测量了$0.50\pm 0.04$“（3.07 $\pm 0.25$ kpc）的[CII]有效半径和$0.2\pm0.04$“（$1.48\pm0.16$ kpc）的平均静止帧UV有效半径。[CII]系统的形态和运动学表明，合并事件导致非旋转盘系统。该事件可能是[CII]排放延长的原因。或者，一些潜在的遮蔽发射也可以解释[CII]与UV尺寸比。这些结果有助于扩大[CII]发射星系周围的存在越来越多的共识。
2022-10-18 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
[CII] emission properties of the massive star-forming region RCW36 in a filamentary molecular cloud
目的：研究RCW 36的[CII]158 $μ$ m在稠密对流云中的发射特性。研究方法：[CII]对RCW 36进行了观测，覆盖面积约为30弧分$\times$ 30弧分，使用的是一台100厘米球载远红外望远镜上的法布里-珀罗光谱仪，其角分辨率为90弧秒。通过使用AKARI和Herschel图像，[CII]强度的空间分布与大颗粒和PAH的发射进行了比较。结果如下：[CII]发射在空间上与在IR图像中观察到的双极瓣的壳状结构非常一致，该结构沿着垂直于冷致密灯丝方向的方向延伸。我们发现RCW 36的[CII]-160 $μ$ m关系显示出比RCW 38更高的[CII]/160 $μ$ m亮度比，而RCW 36的[CII]-9 $μ$ m关系与RCW 38的[CII]/160 $μ$ m亮度比符合得很好。结论：[CII]排放在空间上与PAH和冷尘排放相关。这意味着观察到的[CII]发射主要来自PDR。L_[CII]/L_FIR比值与L_[CII]/L_PAH比值相比变化较大。鉴于在$λ$ =160 $μ$ m处观察到的L_[CII]/L_FIR与光学厚度的紧密相关性，L_[CII]/L_FIR的大变化可以简单地用几何效应来解释，即，L_FIR有来自视线方向上整个尘云柱的贡献，而L_[CII]有来自远紫外光照射的云表面的贡献。基于几何效应的图像，[CII]/160 $μ$ m的亮度比增强归…
2021-03-01 astro-ph.GA
Studying high-z galaxies with [CII] intensity mapping
我们调查的[CII]线强度映射（IM）信号从星系的再电离时代（EoR），以评估其可探测性，约束的可能性，$L_{\rm CII}-{\rm SFR}$关系，并恢复[CII]光度函数（LF）从未来的实验。通过经验性地假设${\rm log}L_{\rm CII}={\rm log}A+γ{\rm SFR}\pmσ_L$，我们从观察到的UV LF和[CII] IM功率谱导出[CII] LF。我们分别研究了散粒噪声和全功率谱。虽然，在一般情况下，散粒噪声分量有一个更高的信噪比比聚类的，它不能用来把独立的限制对日志$A$和$γ$。全功率谱测量对于打破这种简并并重建[CII] LF至关重要。在我们的$z \sim 6$基准调查S1（受CCAT-p/1000 hr启发）中，对于5个考虑的$L_{\rm CII}-{\rm SFR}$关系中的2（1）个，散粒噪声（聚类）信号是可检测的。散粒噪声通常由具有$L_{\rm CII}\gtrsim 10^{8-9}~L_\odot$（$M_{\rm UV}\sim-20$到$-22$）的星系主导，这些星系已经达到ALMA的观测范围。然而，由于这种望远镜的视场很小，IM实验将提供LF亮端的独特信息。IM实验的探测深度主要取决于EoR中的（约束较差的）$L_{\rm CII}-{\rm SFR}$关系。如果$L_{\rm CII}-{\rm SFR}$关系…
2019-10-24 astro-ph.GA
An ALMA [CII] survey of 27 quasars at z>5.94
利用阿塔卡马大型毫米波阵列（ALMA）对27个z>6类星体的[CII] 158 $μ$ m谱线及其下的远红外尘埃连续谱辐射进行了观测。在23个源（85%）中显著检测到[CII]线（在>5-sigma）。我们发现了$L_{\rm [CII]}=10^{9-10}$ L $_\odot$的典型谱线亮度，平均谱线宽度约为385 km/s。我们的光源中的[CII]与远红外光度比（[CII]/FIR）跨越一个数量级，突出了恒星形成介质中的各种条件。四个类星体宿主星系的[CII]发射在几kpc尺度上清晰地分辨出来。宿主星系动力学质量的基本估计值在$2\times10^{10}$和$2\times10^{11}$ M $_\odot$之间，即，在给定中心黑洞质量的极限（$>3\times10^8$ M $_\odot$，假设是爱丁顿极限吸积）的情况下，比从局部标度关系中预期的要低一个数量级以上。在我们的样本中，在单个源的堆叠ALMA [CII]光谱中，我们没有发现偏离单个高斯分布的证据。类星体的光度与[CII]光度或等效宽度都没有很强的相关性。这次巡天（典型的源上积分时间为8分钟）展示了ALMA在毫米波长下无与伦比的灵敏度，并为宇宙中第一个大质量星系的研究提供了独特的参考样本。
2018-01-08 astro-ph.CO astro-ph.GA
Herschel Spectroscopy of Early Type Galaxies
我们提出了Herschel光谱的原子线产生的光解离区域以及附近的早型星系（ETGs）的电离区域，专注于体积有限的星系3D样本。我们的数据包括[CII]，[OI]和[NII] 122和205微米线，以及辅助数据，包括CO和HI图。我们发现ETG的[CII]/FIR比值略低于KINGFISH样本中的螺旋星系，并且有几个ETG具有异常大的[NII] 122/[CII]比值。[NII] 122/[CII]比率与UV颜色相关，并且在螺旋和ETG中均观察到[CII]/FIR与NUV-K存在强反相关性，这可能是由于辐射场较软，可用于碳分解和加热气体的光子较少。因此，这种相关性使得具有更红的恒星星族的星系中出现[CII]赤字。高[NII] 122/[CII]（和低[CII]/FIR）线比也可能受到去除大部分扩散的低密度气体的影响，这与低HI/H2比一致。[CII]现在被用作恒星形成的指示器，我们发现它对ETG和螺旋一样好。发现的[CII]/CO比值也类似于螺旋星系中发现的比值。通过使用[NII] 205微米线，对电离气体产生的[CII]排放的百分比的估计表明，很大一部分可能出现在电离区域。
2017-05-01 astro-ph.GA
Carbon gas in SMC low-metallicity star-forming regions
本文给出了贫金属本星系群矮星系SMC中恒星形成区N66、N25 + N26和N88的[CII]、[CI]和CO发射谱线图。大的HII区域N66的空间和速度结构揭示了一个以激动人心的星团NGC346为中心的受冲击分子气体的膨胀环，而更遥远的致密分子云正在被来自同一星团的紫外线辐射侵蚀。在N25 + N26和N88图中，在相对低的表面亮度下的漫射[CII]发射远远超出了与[CII]区域相关的明亮发射的紧凑边界。在所有区域中，这种明亮的[CII]发射和不太突出的[CI]发射的分布紧密地遵循CO络合物的轮廓，但是[CII]和[CI]发射的强度通常是相互关联的，这可以通过光解离和光电离过程的作用来理解。尽管CO和[CII]地图的整体相似性，这些线的强度比变化显着，主要是由于CO亮度的变化。[CII]发射谱线的速度比相应的CO谱线宽50%。辐射转移分析表明，[CII]线是SMC中（CO暗）分子氢的主要示踪线。一氧化碳排放量仅占气体总量的一小部分。空间分布和谱线轮廓形状的相似性以及与[[CII]而不是CO排放相关的分子气体的优势意味着在SMC的低金属含量环境中，由CO追踪的少量致密分子气体嵌入仅由[CII]排放追踪的更广泛的分子气体中。中性原子和电离氢区的贡献是可以忽略不计的恒星形成区域观察。
2016-02-24 astro-ph.GA
Large Population of ALMA Galaxies at z>6 with Very High [OIII]88um to [CII]158um Flux Ratios: Evidence of Extremely High Ionization Parameter or PDR Deficit?
我们提出了我们的新的ALMA观测目标[OIII] 88微米，[CII] 158微米，[NII] 122微米，和尘埃连续辐射的三个莱曼break星系在z=6.0293-6.2037在斯巴鲁/Hyper Suprime-Cam调查。我们清楚地检测到[OIII]和[CII]线从所有的星系在4.3-11.8sigma水平，并确定多波段尘埃连续辐射在两个三个星系，使我们能够估计红外光度和尘埃温度同时。结合ALMA对6个z>6的星系的观测，我们证实了9个z=6-9的星系都具有很高的[OIII]/[CII]比值L[OIII]/L[CII]~3-20，比z~0的星系高10倍。我们还发现在~90%的置信水平下，[OIII]/[CII]比值与Lya等效宽度（EW）之间呈正相关。我们利用Cloudy仔细研究了z=6-9星系的高[OIII]/[CII]比值的物理起源，发现星际介质的高密度、低C/O丰度比和宇宙微波背景的衰减是z=6-9星系中一部分星系的原因.相反，所观察到的高[OIII]/[CII]比可以用高10-100倍的电离参数或覆盖0- 10%分数的低光解区（PDR）来解释，这两者都与我们的[NII]观察结果一致。后一种情况可以重现与PDR赤字的密度有界星云，这将提高Lya，莱曼连续体，和C+电离光子逃离星系，与[OIII]/[CII]-Lya EW相关性，我们发现。
2020-05-24 astro-ph.GA
Searching for [CII] Emission from the First Sample of $z\sim 6$ OI Absorption-Associated Galaxies with ALMA
本研究利用ALMA对再电离末期6个强OI吸收体天区的[CII]辐射开展统计分析，仅探测到1个关联辐射体，但数量超预期一个量级，还发现14个大碰撞参数的高外流速度候选星系，为早期宇宙金属增丰研究提供了观测约束。
2023-11-08 astro-ph.CO 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
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
The assembly of "normal" galaxies at z=7 probed by ALMA
我们报告了新的深ALMA观测，旨在研究[CII] 158 μ m线和连续辐射在三个光谱证实的莱曼Break Galerkin在6.8<z<7.1，即在再电离时期内。恒星形成率为SFR ~ 5-15 Msun/yr，这些系统比过去毫米观测的其他系统更能代表高z星系群。对于观测最深的星系，我们在红移z=7.107处检测到[CII]发射，与Lyalpha红移完全一致，但在空间上偏离光学发射0.7”（4 kpc）。在光发射的位置，跟踪Lyalpha线和远紫外连续谱，没有[CII]发射在任何三个星系中检测到，与3西格玛上限显着低于[CII]发射在较低的resshift星系。这些结果表明，在原始星系的中心部分的分子云被迅速破坏恒星反馈。因此，[CII]发射主要来自更多的外部中性气体的吸积/卫星团块。这些发现与最近的星系形成模型一致。在这三个星系中没有探测到热远红外连续谱。然而，红外线到紫外线的发射比的上限不超过那些来自金属和尘埃贫乏的星系。
2015-05-23 astro-ph.CO astro-ph.GA
On the [CII]-SFR relation in high redshift galaxies
经过两个ALMA观测周期，只有少数的[CII] $158\,μm$发射线搜索z>6星系报告了积极的检测，质疑本地[CII]-SFR关系的适用性高z系统。为了研究这个问题，我们使用Vallini等人2013（V13）模型，基于高分辨率的辐射传输宇宙学模拟来预测z~7（晕质量$M_h=1.17\times10^{11}M_{\odot}$）星系星际介质的[CII]发射。我们改进了V13模型，包括（a）物理动机的金属（Z）分布的气体，（b）的贡献的光解离区（PDR），（c）宇宙微波背景的影响[CII]线光度。我们研究了在不同的SFR和Z值下，扩散中性气体对总[CII]发射（$F _{diff}/F_{tot}$）的相对贡献。我们发现，[CII]发射主要来自PDR：无论星系的属性，$F _{diff}/F_{tot}\leq 10$ %，因为，在这些早期的时代，CMB温度接近自旋温度的[CII]转变在冷中性介质（$T_{CMB}\sim T_s^{CNM}\sim 20$ K）。我们的模型预测高z [CII]-SFR关系与本地矮星系（$0.02<Z/Z_{\odot}<0.5$）的观测结果一致。实际数据（BDF 3299中z~7.1处的$L_{CII}<2.0\times 10^7 L_{\odot}$）表明的[CII]不足，如果得到更深层次的ALMA观测的证实，可以归因于恒星负反馈破坏了…
2015-09-17 astro-ph.GA
High [OIII]/[CII] surface brightness ratios trace early starburst galaxies
我们研究的影响偏离Kennicutt-Schmidt关系（量化的“突发”参数$κ_s$），气体金属丰度（$Z$），和密度（$n$）上观察到的[OIII]88 $μ$ m/[CII]158 $μ$ m表面亮度比（$Σ_{[OIII]}/Σ_{[CII]}$）在9个星系在$z\approx6-9$。我们首先讨论了可能的偏差，在测量的$Σ_{[OIII]}/Σ_{[CII]}$比率通过比较放大宇宙学模拟的数据，然后使用马尔可夫链蒙特卡罗算法来获得最佳的拟合值（$κ_s, Z, n$）。我们发现：（i）$Σ_{[OIII]}/Σ_{[CII]}$最强的依赖于$κ_s$ ;（ii）高的比率确定星暴星系与短的气体耗尽时间（$t_{dep}=6-49\,\rm Myr$）;（iii）第二次密度的依赖被发现，与$Σ_{[OIII]}/Σ_{[CII]}$相关的$n$作为一个结果较低的[OIII]临界密度，（iv）的比率只有微弱的依赖于$Z$。这9个星系的密度非常高（Z=0.2-0.5 $Z_\odot$），而且密度很大（$n=10^{1-3} {\rm cm}^{-3}$）。这进一步支持了星际介质快速富集的恒星暴增假设。
2021-06-09 astro-ph.GA
ALMA [CII] detection of a redshift 7 lensed galaxy behind RXJ1347.1-1145
本文报道了对RXJ 1347 -1145星系团后面的一个$z=6.765$莱曼- $α$发射星系的ALMA光谱跟踪结果。我们报道了[CII]158 $μ$ m线的探测结果，它与Lyman-$α$红移和光发射峰完全一致。考虑到$μ=5.0 \pm 0.3$的放大率，[CII]线的固有（经透镜效应校正）光度是$L_{[CII]} =1.4^{+0.2}_{-0.3} \times 10^7L_{\odot}$，比其他观测到的$z\sim 7$星系要暗${\sim}5$倍。结果表明，与本星系相比，$z\sim 7$星系中的低$L_{[CII]}$可能是由于它们的低金属丰度和/或反馈造成的。莱曼- $α$和[CII]线之间的小速度偏移（$Δv = 20_{-40}^{+140} \rm km/s$）是不寻常的，并且可能指示电离光子逃逸。
2017-01-13 astro-ph.CO astro-ph.GA
A Spatially Resolved [CII] Survey of 31 $z\sim7$ Massive Galaxies Hosting Luminous Quasars
本研究利用 ALMA 和 NOEMA 对 31 个 $z>6.5$ 类星体进行 [CII] 和 FIR 巡天，发现其宿主星系尺度约 5 kpc，运动学以旋转或扰动为主，且黑洞与动力学质量比平均比本地高约十倍。
2024-04-23 astro-ph.CO astro-ph.GA
Velocity profiles of [CII], [CI], CO, and [OI] and physical conditions in four star-forming regions in the Large Magellanic Cloud
本研究的目的是通过分离发射线的空间和光谱来源来研究大麦云（LMC）中恒星形成星际介质（ISM）的物理性质。继Okada等人（2015年，论文I）之后，我们研究了LMC中四个恒星形成区域中含碳物质追踪的ISM的不同阶段，并使用KOSMA-tau PDR模型模拟了物理特性。在SOFIA上用GREAT在[CII] 158 μ m中沿LMC的分子脊绘制了30 Dor，N158，N160和N159中3- 1 - 3 arcmin的$^2$区域，用APEX在CO（2-1）到（6-5），$^{13}$ CO（2-1）和（3-2），[CI] 3 P1 - 3 P0和3 P2 - 3 P1中绘制了$^2$区域。在所有四个恒星形成区中，CO、$^{13}$ CO和[CI]发射的谱线轮廓是相似的，而[CII]通常显示更宽的谱线轮廓或额外的速度分量。对于N159和30 Dor的选定位置，我们首次观察到速度分辨的[OI] 145 μ m和63 μ m谱线。在某些位置，[OI]谱线轮廓与CO的谱线轮廓相匹配，在其他位置，它们与[CII]谱线轮廓更相似。我们解释不同的线配置文件的CO，[CII]和[OI]的贡献，从空间上分离的云和/或云在不同的物理相，这给不同的线比取决于它们的物理性质。我们使用最新的KOSMA-tau PDR模型对CO，[CI]，[CII]和[OI]线的发射和远红外连续发射进行建模，该模型一致…
2018-08-27 astro-ph.GA
