The influence of streaming velocities and Lyman-Werner radiation on the formation of the first stars
宇宙中的第一批恒星,即所谓的第三星族恒星,形成于维里温度为$T_{\rm vir} < 10^{4}$ ~K的小型暗物质迷你晕中。这些微晕中的冷却主要由分子氢(H $_{2}$)控制,因此只有在那些形成足够H $_{2}$的微晕中才有可能形成星族III的恒星,从而在短时间内冷却。由于H $_{2}$冷却在质量更大的迷你晕中更有效,因此存在一个临界晕质量尺度$M_{\rm min}$,高于该尺度,第三星族恒星的形成才成为可能。两个重要的过程可以改变这个最小质量尺度:重子相对于暗物质的流动和H $_{2}$在高红移的莱曼-维尔纳(LW)背景下的光解离。在本文中,我们提出了一套高分辨率的宇宙学模拟,研究这些过程的影响,对$M_{\rm min}$和$M_{\rm ave}$(恒星形成的平均微晕质量),无论是单独和组合。我们发现,流有一个更大的影响$M_{\rm min}$比LW的背景,但也有两种效果是加性的。我们还提供了拟合函数量化的依赖$M_{\rm ave}$和$M_{\rm min}$上的流速度和强度的LW背景。
2021-07-06 astro-ph.CO astro-ph.GA
Abundant Heavy Black Hole Seeds from Moderate Lyman-Werner Radiation
University of Toledo(托莱多大学);Columbia University(哥伦比亚大学);Flatiron Institute(平顿研究所);Georg-August-Universität Göttingen(哥廷根大学)
研究高红移类星体对应的重黑洞种子形成机制,通过65套宇宙学模拟提出估算第三星族星质量的方法,发现中等莱曼-沃纳背景下重黑洞种子形成环境更普遍。
2026-08-17 astro-ph.CO astro-ph.GA
Lyman-Werner UV Escape Fractions from Primordial Halos
第三星族恒星可以通过几种方式调节原始宇宙中的恒星形成。它们可以将附近的晕圈包围起来,即使它们的电离光子被自己的晕圈困住,它们的莱曼-沃纳(LW)光子仍然可以逃逸并摧毁其他晕圈中的H $_2$,阻止它们冷却并形成恒星。因此,LW逃逸分数是早期再电离和恒星形成的宇宙学模拟中的一个关键参数,但尚未被参数化为现实的晕晕或恒星质量。为此,我们进行了辐射流体动力学模拟的LW紫外逃逸9- 120 M $_{\odot}$ Pop III星在$10^5$ $10^7$ M $_{\odot}$晕与ZEUS-MP。我们发现,光子在LW线(即那些负责破坏H $_{2}$在附近的系统)的逃逸分数范围从0%到85%。在我们的样本中,没有LW光子逃离最大质量的晕,即使是来自最大质量的恒星。在11.18- 13.6 eV能量范围内的其他地方,光子的逃逸分数通常要高得多,除了最大质量晕中质量最小的恒星外,所有恒星的逃逸分数都在60%以上,这些光子可以在宇宙学距离上红移到LW线。我们发现,屏蔽H $_2$的中性氢,这已被忽视,迄今为止,产生逃逸分数是一个因素的三个小于H $_2$自屏蔽单独预测。
2015-09-14 astro-ph.CO astro-ph.GA
Dust Attenuation of Lyman-Werner Feedback: Reassessing Early Super Massive Black Holes Seed Formation
本文通过定制半解析模型引入尘埃屏蔽方案,发现适度尘埃增丰可削弱LW辐射场以保留H₂冷却,拓展了高红移超大质量黑洞重种子的形成范围,改变了不同种子种群的相对重要性。
2025-11-19 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.IM
Magnetic field amplification in massive primordial halos: Influence of Lyman-Werner radiation
本文通过宇宙学磁流体动力学模拟研究了Lyman-Werner辐射对早期宇宙大质量原初晕中小尺度发电机磁场放大及饱和水平的影响,发现发电机在多种冷却机制下均能发挥作用。
2024-01-08 astro-ph.CO astro-ph.GA
Modelling the cosmological Lyman-Werner background radiation field in the Early Universe
本文通过后处理高分辨率FiBY模拟,建立了z≥6早期宇宙的莱曼-沃纳背景辐射场精确模型,更新了关键化学反应截面并引入多种星族光谱,揭示了其强度演化和空间不均匀性,可用于调控高红移低质量暗晕中恒星与黑洞种子形成。
2023-04-11 astro-ph.CO astro-ph.GA
Predicting the number density of heavy seed massive black holes due to an intense Lyman-Werner field
本研究重新实现莱曼-沃纳通道模型,结合Renaissance模拟,预测高红移大质量黑洞数密度峰值约10^-4 cMpc^-3,发现该通道与JWST观测不兼容,仅能解释少数高红移活动星系核。
2025-07-08 astro-ph.CO astro-ph.GA
From dark matter halos to pre-stellar cores: High resolution follow-up of cosmological Lyman-Werner simulations
氢分子使原始气体冷却,促进其坍缩成原始晕内的第三星族恒星。来自这些恒星的莱曼-维尔纳(LW)辐射可以逃离晕,并通过破坏其他晕中的H $_2$来延迟恒星的形成。由于宇宙学模拟表明,增加背景LW场强度增加了恒星形成所需的平均晕质量,我们对选定的晕进行了后续模拟,以研究这对人口III IMF的连锁效应。我们遵循5晕的$J_{21}$ = 0,0.01和0.1 LW的场强,解决前恒星的核心密度$10^{-6}$ g cm $^{-3}$(10 $^{18}$ cm $^{-3}$)之前,插入汇粒子和以下的碎裂行为数百年进一步。我们发现,吸积到水槽的模拟结束时的质量是成比例的质量内的$\sim 10^{-2}$ pc分子的核心,这是不相关的初始质量的晕。因此,对于质量超过褐矮星极限的IMF显示出对LW强度的依赖性很小,尽管它们确实显示出形成的低质量团块数量的变化。由于这里测试的背景LW场强范围涵盖了文献中最有可能的值,我们得出结论,所谓的Pop III.2恒星的IMF与Pop III.1恒星的初始种群没有显着差异。因此,原始的IMF很可能在下一代星族II恒星形成之前保持不变。
2023-01-19 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.SR
Can supermassive stars form in protogalaxies due to internal Lyman-Werner feedback?
本研究通过流体动力学模拟,发现原子冷却晕中内部莱曼-沃纳反馈难以促进超大质量恒星形成,因其势阱过浅无法有效加热气体并提高吸积率。
2025-01-22 astro-ph.CO astro-ph.GA
The Direct Collapse of a Massive Black Hole Seed Under the Influence of an Anisotropic Lyman-Werner Source
超大质量黑洞种子形成的直接坍缩模型为现在在$z \gtrsim 6$常规观测到的类星体的起源提供了一个有吸引力的解决方案。我们使用自适应网格加密程序Enzo模拟了高红移气体的坍缩,包括H,He和H $_2$的九种化学模型。直接坍缩模型要求气体主要通过氢原子冷却。为此,我们模拟的各向异性辐射源的高红移晕的崩溃的效果。辐射源放置在距离塌陷物体3 kpc(物理)的位置。光源设置为仅在$12.8 \ \rm{eV}$处的莱曼-沃纳(LW)带中心单色发射。利用射线追踪技术自洽地跟踪了高红移源发出的长波辐射。我们发现,由于自屏蔽,少量的H $_2$是能够形成在非常中心的坍缩晕,即使在非常强的LW辐射。此外,我们发现,需要一个辐射源,每秒发射$> 10^{54}\ (\sim10^3\ \rm{J_{21}})$光子,以引起$\rm{M \sim 10^5}$ M $_{\odot}$团的崩溃。坍缩天体的吸积率为$\sim 0.25$ M $_{\odot}$ $\rm{yr^{-1}}$。我们的结果显示显着的差异,相比各向同性辐射场的情况下,在H $_2$分数在等效半径。这些差异将显著影响崩溃的动力学。在强各向异性辐射源的作用下,坍缩物体的最终质量为$\rm{M \sim 10^5}$ M $_{\odot}$ .这与超大质量恒星或准恒星形成超大质量黑洞的预测是一致的。
2014-09-17 astro-ph.CO astro-ph.GA
A Lyman Alpha Galaxy at Redshift z=6.944 in the COSMOS Field
莱曼α发射星系可以用来研究宇宙学的再电离,因为中性的星系际介质将莱曼α光子散射成漫射晕,其表面亮度低于典型的巡天探测极限。在这里,我们提出了莱曼α发射星系LAE J095950.99 + 021219.1,确定在红移z = 6.944的COSMOS领域使用窄带成像和后续光谱仪上的麦哲伦I巴德望远镜的IMACS仪器。到目前为止,通过光谱确认了一个单一的物体,我们的调查仍然与红移7的IGM中性分数的大范围一致,但计划进行进一步的观察,这将有助于澄清情况。同时,我们在这里介绍的对象只是第三个Lyman-alpha选择星系被光谱确认在红移7,是2 - 3倍,比以前确认的红移7 Lyman alpha星系暗。
2012-05-14 astro-ph.CO
LYRA ultra-faints: The emergence of faint dwarf galaxies in the presence of an early Lyman-Werner background
LYRA模型研究早期里曼-韦纳背景对矮星系形成的影响,发现LWB强度影响星系质量-晕质量关系,较弱LWB导致平缓关系,较强LWB在特定质量处出现转折。
2025-11-26 astro-ph.CO astro-ph.GA
Understanding the redshift evolution of the luminosity functions of Lyman-alpha emitters
本文提出了一个恒星形成的半解析模型,它同时解释了观测到的高红移Lyman break星系(LBG)的紫外光度函数和Lyman α发射体的光度函数。我们认为这两个模型,使用Press-Schechter(PS)和Sheth-Tormen(ST)晕质量函数来计算暗物质晕的丰度。在z < 4时的Lyman-alpha光度函数很好地再现,只有<10%的LBG发射的Lyman-alpha线的剩余等效宽度大于窄带巡天的极限等效宽度。然而,只有当我们假设几乎所有的LBG都是莱曼α发射体时,才能重现z > 5时观察到的光度函数。因此,4 < z < 5似乎标志着高红移星系的物理性质发生明显变化的时代。由于莱曼-α逃逸依赖于星际介质(ISM)的尘埃和气体运动学,这可能意味着平均而言,z > 5的ISM可能更少尘埃,更多的clusional,并具有更复杂的速度场。所有这些都将使莱曼α光子更容易逃逸。在z > 5时,观测到的Lyman α光度函数与晕质量函数的演化以及高红移星系物理性质的微小演化很好地再现。特别是,高达z = 6.5,我们没有看到从这些星系的莱曼α逃逸星系际介质(IGM)不透明度的影响。
2009-06-12 astro-ph.CO
Keck Spectroscopy of Faint 3<z<7 Lyman Break Galaxies:- II. A High Fraction of Line Emitters at Redshift Six
由于莱曼-α光子被中性氢散射,遥远星系莱曼-α等效宽度分布的红移变化提供了一个有希望的探测星系际介质电离度的方法,因此宇宙再电离何时结束。这个简单的测试是复杂的事实,莱曼α发射也可以受到不断变化的天体物理细节的主机星系。在本系列的第一篇论文中,我们证明了在3 <z <6的范围内,在颜色选择的莱曼破裂星系(LBG)中观察到的莱曼α发射体的比例具有光度和红移依赖的趋势;低光度星系和高红移星系显示出强发射的可能性增加。在这里,我们提出的结果,从更深的12.5小时的曝光与Keck DEIMOS摄谱仪主要集中在z~6的LBG,使我们能够确认红移的依赖性更强大的线发射和更高的红移比迄今为止可能的。我们发现54 +/-11%的微弱z~6 LBG显示出强(W_0> 25 A)发射,比在z~4处观察到的类似样品增加了1.6倍。利用74个z~6长带隙的样品,我们确定了与亮度相关的Lyman-alpha等效宽度分布。假设这些趋势与哈勃WFC3/IR相机定位的z~7源的新种群的连续性,我们预测,除非中性部分在干预的2亿年内上升,否则使用莱曼α发射光谱确认的成功率应该很高。
2010-09-28 astro-ph.CO
A Lyman alpha halo around a quasar at redshift z=6.4
我们目前的长缝光谱数据,揭示了扩展莱曼α发射周围z=6.417射电宁静类星体CFHQS J2329-0301。莱曼α辐射延伸超过15 kpc,亮度> 8 x 10^36 W,与已知最明亮的莱曼α晕相当。发射具有复杂的运动学,部分原因是前景吸收,只覆盖了扩展星云的一部分。速度范围从-500 km/s到+500 km/s,其中一个峰值非常接近类星体的广泛MgII发射所确定的系统速度。没有证据表明晕圈气体的流入或流出。我们推测莱曼α发射机制是类星体光电离高质量暗物质晕内气体后的复合。巨大的莱曼α光度表明,与典型的射电宁静类星体相比,在较低的红移下,冷气体的覆盖因子更高。
2011-09-19 astro-ph.CO
Lyman alpha absorbers in motion: consequences of gravitational lensing for the cosmological redshift drift experiment
宇宙膨胀率的演化导致了遥远光源的红移随时间的漂移。对这种漂移的测量将为我们提供对膨胀历史的直接探测。莱曼阿尔法森林被认为是这项实验的最佳候选者,但信号会很弱,需要下一代大型望远镜加上超稳定的高分辨率光谱仪才能达到所需的cm/s分辨率。一个尚未被评估的噪声源是莱曼α吸收体的横向运动,它改变了视线中的引力势,随后改变了背景吸收线的位置。我们研究了纯宇宙信号和观测到的红移漂移之间的关系,在移动的莱曼α云的存在下,特别是与莱曼极限系统(LLS)和阻尼莱曼α系统(DLAs)的崩溃结构。令人惊讶的是,奇特的速度和奇特的加速度都进入表达式,虽然加速度项单独作为绝对误差,而速度项出现作为分数噪声分量。对噪声幅度的估计使我们确信莱曼α吸收器的运动不会对信号的检测构成威胁。
2009-10-23 astro-ph.CO
A Semi-analytic Framework of Population III and Subsequent Galaxy Formation on Cosmological N-body Simulations
该研究提出一个在暗物质晕合并树上运行的半解析框架,自洽考虑莱曼-沃纳反馈和流速度,用于模拟Pop III恒星形成,预测原子冷却晕中可形成超大质量恒星,足以解释高红移类星体。
2025-10-08 astro-ph.CO astro-ph.GA
Keck Spectroscopy of Faint 3<z<8 Lyman Break Galaxies:- Evidence for a Declining Fraction of Emission Line Sources In the Redshift Range 6<z<8
利用哈勃太空望远镜WFC3/IR红外成像数据中选取的Lyman break星系的深Keck光谱,我们提出了新的证据,证明在红移范围6.3 <z <8.8的可检测到Lyman α发射的恒星形成星系的红移依赖部分发生了逆转。我们早期使用DEIMOS摄谱仪的观测表明,在4 <z <6的区间内,线发射星系的红移比例显著增加,特别是对于主导光度密度的本征暗淡系统。利用LRIS和NIRSPEC的长波长灵敏度,我们选取了19个Lyman break星系作为研究对象,这些星系是利用最近的WFC3/IR数据选出的,它们的光度红移在6.3 <z <8.8的范围内,并且它们的内禀光度范围很广。我们的光谱曝光通常达到<50 A的莱曼α发射的静止帧等效宽度(EW)的5 σ灵敏度。尽管在数亿年后才看到很高比例的发射体,但在我们更遥远的样本中,我们只发现了2个令人信服的和1个可能的线发射体。结合已发表的数据上获得的进一步7个来源,使用FORS 2的ESO VLT,并假设连续性的趋势,发现在较低的红移,我们讨论了这种明显的逆转的意义,在我们的范围内的背景下,在连续光度的红移依赖莱曼α分数。假设所有的目标源都处于它们的光度红移,并且我们关于莱曼α EW分布的假设是正确的,我们希望在从我们的较低红移样本中得出的不到1%的实现中找到这么少的发射体。我们的新结果进一步支持了这样一种说法,即在现在用光谱探测的红移下,我们正…
2011-10-03 astro-ph.CO
Clustering at high redshift: The connection between Lyman Alpha emitters and Lyman break galaxies
我们提出了一个物理驱动的半解析模型来理解集群的高红移莱曼α发射体(LAEs)。结果表明,在观测光度函数的约束下,模型参数可以用来预测LAEs的大尺度偏差和角关联函数。这些预测显示出非常好地再现了观测结果。我们发现,平均质量的暗物质晕托管LAEs亮于阈值窄带震级~ 25是~ 10^11 M_ \odot。这些都小于典型的莱曼Break galvanized(LBG)比类似的阈值连续等亮的一个因素~ 10。这导致LAE的聚集强度小于LBG。然而,使用观测到的LAEs的紫外连续光谱和莱曼α光度之间的关系,我们表明,LAEs和LBG属于同一个母星系人口与窄带技术具有更大的效率,在拿起低紫外光度的星系。我们还表明,缺乏证据的存在下的一个晕项在所观察到的LAE角关联函数可以归因于亚泊松分布的LAE在暗物质晕作为其低晕职业的结果。
2013-09-11 astro-ph.CO
A Plethora of AGN Among Lyman Alpha Galaxies at Low Redshift
我们研究了z ~ 0.3的莱曼α发射星系(LAEs)中具有活动星系核活动的部分,在2 < z < 6时,这一比例通常为1 - 5%。利用GALEX紫外光谱数据,选取了23个0.2 < z < 0.45的LAEs,用线宽、诊断线比、高电离辐射、红外活动性和X射线光度等多种方法探测活动星系核。我们发现,我们的低红移LAEs样本的活动星系核的分数为43 ^{+18}{-26}%,显着高于在高红移。虽然先前的结果已经表明,低红移LAEs具有较低的空间密度比他们的高红移类似物,这些结果表明,恒星形成LAEs在低红移是罕见的。考虑到现有活动星系核分类方法的差异,我们得出结论,静止坐标系光谱学是必要的,以确定低光度活动星系核在LAEs在高红移,和X射线通量的限制是必要的,以确定活动星系核污染莱曼α通量的程度。
2009-08-26 astro-ph.CO
Filamentary Infall of Cold Gas and Escape of Lyman Alpha and Hydrogen Ionizing Radiation from an Interacting High-Redshift Galaxy
我们目前的观测一个特殊的莱曼α发射星系在红移3.344,发现在一个深,盲光谱调查微弱莱曼α发射器与麦哲伦II望远镜在哈勃超深场(HUDF)。该星系表现出复杂的莱曼α发射,包括一个扩展的,不对称的组成部分,部分抑制阻尼莱曼α吸收,和两个空间拉长,狭窄的发射功能。存档的HST ACS成像显示了恒星成分潮汐破坏的证据。这个V=27的星系似乎给了我们前所未有的见解,在高红移结构的形成中的两个基本阶段:气体流入普通星系,和逃逸到星系际介质的电离辐射。中性氢,部分落在一个狭窄的灯丝的形式,似乎发出荧光莱曼α光子引起的恒星电离通量逃离扰动星系。下落的物质可能代表一次冷吸积或相互作用触发的流入。观测到的莱曼α辐射所需的电离光子的速率与观测到的恒星星族产生的光子的速率是一致的,大约50%的电离光子从邻近的星系逃逸并遇到了下落的气体。星系的观测特性支持星系间的相互作用促进莱曼α和电离辐射逃逸的观点。我们认为,像目前的对象的星系可能是常见的高红移。因此,这个星系可能是一个较晚的例子,相互作用的矮星系人口显着贡献的宇宙再电离。
2011-05-24 astro-ph.CO
Stellar properties of z ~ 1 Lyman-break galaxies from ACS slitless grism spectra
在高红移宇宙中,通过寻找由莱曼极限红移到光学甚至近红外波段而引起的星系光谱的突变,经常可以发现莱曼突变星系。在低红移时,这种突变被GALEX紫外通道所覆盖,文献中已经出现了少量的z ~ 1长周期星系。在这里,我们给出的结果,从拟合的光谱能量分布的一个小的子集的低红移LBG和演示的优点,包括来自HST ACS狭缝棱镜观测测光点。结果显示,这些星系有非常年轻的恒星形成人口,同时仍然是巨大的和尘埃。在低和高红移的LBG在它们的性质上显示出显着的相似性,这表明LBG选择方法在整个宇宙中选择了相似的星系。
2010-11-10 astro-ph.CO
Line Overlap and Self-Shielding of Molecular Hydrogen in Galaxies
莱曼和维尔纳带中的谱线重叠效应,在星系的原子到分子跃迁研究中经常被忽略,在低金属量环境中大大增强了分子氢的自屏蔽,并且在金属量低于约10%太阳能的尘埃屏蔽中占主导地位。我们实现了宇宙流体动力学模拟的经验模型,对观测数据进行校准,并提供拟合公式的分子氢分数作为气体密度的函数在不同的空间尺度上,并在不同的尘埃丰度和星际辐射场的环境。我们发现,线重叠,而重要的详细的辐射转移在莱曼和维尔纳带,只有一个小的影响,恒星形成星系尺度上,这在更大的程度上,是由恒星反馈。
2016-07-29 astro-ph.CO astro-ph.GA
The effect of quasar redshift errors on Lyman-$α$ forest correlation functions
利用暗能量光谱仪(DESI)巡天的合成$α$森林,我们研究了类星体红移估计误差对$α$关联函数的影响。由于类星体发射线的宽度和相对于其他发射线的本征位移,类星体红移的估计有几百个$\text{km s}^{-1}\,$的不确定性。我们在模拟类星体星表中注入高斯随机红移误差,测量了自相关函数和$α$ -类星体交叉关联函数。我们发现在径向方向上的BAO功能的涂抹,但在峰值位置的变化是可以忽略不计的。然而,我们看到了一个显着的非物理相关的小分离横向的视线增加的幅度的红移误差。我们解释这种污染的结果,在测量的平均连续谱中,由类星体红移误差引起的发射线的加宽,结合不切实际的强集群的模拟类星体在小尺度上。
2022-12-01 astro-ph.CO
On the dependence between UV luminosity and Lyman-alpha equivalent width in high redshift galaxies
我们证明,在Ly-alpha等效宽度与星系紫外光度之间没有相关性的简单假设下,观测到的高红移星系在等效宽度-绝对紫外星等平面上的分布是可以再现的。我们进一步表明,在Ly-alpha发射体的样本中,Ly-alpha等效宽度和Ly-alpha光度之间没有依赖性。同时,我们表明,最近提出的缺乏大的等效宽度,紫外线明亮的星系(安藤等人。2006)可以解释为一个简单的观测效果,基于太小的调查体积。
2009-07-21 astro-ph.CO
Lyman-alpha forest tomography and cross-correlation with cosmic voids
莱曼-α森林是研究高红移(z > 2)下大尺度物质密度涨落的独特探测器。使用层析重建方法,可以从莱曼α数据获得物质分布的3D图。在这里,我们展示了由条纹82场中的SDSS-IV类星体光谱得到的莱曼α森林覆盖的Gpc ^3体积上z > 2时物质涨落的最大层析成像图。我们提出了一个目录的高红移空洞从这个地图。这些空隙和莱曼-α森林之间的互相关的测量提供了第一次观察到的物质速度流周围的空隙,通过RSD效应,在这样高的红移。该数据与模拟结果吻合良好,并与线性Kaiser速度模型进行了很好的调整。
2022-03-15 astro-ph.CO
Dust Extinction and Metallicities of Star-Forming Lyman Alpha Emitting Galaxies at Low Redshift
我们提出了一个光学光谱研究的12 GALEX发现的恒星形成莱曼α发射星系(LAEs)在z ~ 0.3的结果。我们测量这些星系的发射线通量拟合其观测光谱的恒星星族模型,以纠正潜在的恒星吸收。我们重新审视了早期的恒星星族模型拟合结果,发现排除现在已知的活动星系核后,该样本的典型恒星星族年龄和恒星质量分别降低到约3亿年前和约4 × 10^9 Msol。我们计算了他们的尘埃消光使用的巴尔末减量,并找到一个典型的视觉衰减Av ~ 0.3等,类似于在许多高红移LAEs。比较Lyalpha/Halpha和莱曼α等效宽度的比测量的尘埃消光,我们发现,在这些对象中的ISMs似乎既不增强也不严重衰减莱曼α等效宽度,就像在准clusterism的情况。最后,我们对这些星系的气相金属丰度进行了详细的分析,我们发现我们样本中的大多数星系的Z < 0.4 Zsol。我们发现,在一个固定的恒星质量,这些低红移LAE类似物抵消了约0.6德克斯低的金属丰度从一般星系人口在类似的红移的基础上,当地的质量-金属丰度关系。这意味着在相同的恒星质量和红移下,具有莱曼α发射的星系可能比恒星形成星系系统地更贫金属,类似于z ~ 2的初步结果。
2010-12-21 astro-ph.CO
Sizing up Lyman-alpha and Lyman Break Galaxies
我们发现,高红移星系的人口增长更明亮,因为他们的线性尺寸的增长。这是因为单位面积的亮度有一个明显的上限,这是由于恒星形成的自我调节性质。作为一个推论,我们表明,观测到的莱曼Break Galerkin(L*)的特征光度随时间的增加可以解释为它们的大小的增加,其比例为1/H(z)。相比之下,莱曼α选择星系有一个特征,恒定的,小的尺寸在红移z=2.25和6.5之间。再加上一个特征表面亮度,这可以解释他们的非演变的紫外连续光度函数。这种紧凑的物理尺寸似乎是一个星系是否会显示莱曼α发射的关键决定因素。我们的这些结论是基于新的尺寸测量的样本约170莱曼α选定星系与哈勃太空望远镜宽带成像,在红移范围2.25 < z < 6。我们结合这些与一个类似数量的莱曼α选定的星系从文献中的半光半径,并得出表面亮度为整个组合样本。
2011-06-14 astro-ph.CO
Lyman Break Analogs: Constraints on the Formation of Extreme Starbursts at Low and High Redshift
Lyman Break Analogs(LBA)是低红移宇宙($z\sim 0.2$)中的一个非常活跃的星系,其恒星形成速率是银河系的50倍。这些天体的金属丰度、形态和其他物理性质类似于高红移的Lyman Break Galeries(LBG),激发了对LBA作为高红移星系群的本地实验室的详细研究。我们目前的结果,从我们最近的积分场光谱调查的LBA与凯克/OSIRIS,这表明,这些星系具有相同的星云气体运动学性质的高红移LBG。我们认为,这样的运动学研究本身并不是一个适当的诊断,以排除合并事件作为所观察到的星爆的触发器。HST成像的运动学分析和形态指标之间的比较说明了正确识别(次要或主要)合并事件的困难,使用这两种方法的结果之间没有明确的相关性。我们的数据的人工红移表明,这个问题变得更糟,在高红移由于表面亮度变暗和分辨率损失。合并是否可以产生所观察到的运动学性质是强烈依赖于这些星系中的气体分数。我们提出了初步的CARMA调查结果的LBA和讨论推断的分子气体质量的形成模型的影响。
2011-02-13 astro-ph.CO
The covering factor of high redshift damped Lyman-$α$ systems
我们用甚长基线阵列在327、610或1420 MHz的前景阻尼Lyman- $α$系统(DLA)上对18个类星体成像,测量了每个DLA在其红移HI 21 cm线频率或其附近的覆盖因子$f$。包括文献中的6个系统,我们发现在$0.09 < z < 3.45$的24个DLA中没有一个具有特别低的覆盖因子,在$z > 1.5$的14个DLA具有$f \sim 0.45 - 1$,在$z < 1$的10个系统具有$f \sim 0.41 - 1$,并且在两个子样本中具有一致的覆盖因子分布。因此,在高- $z$ DLA中观察到的HI 21 cm吸收的检测不足不能用低覆盖因子来解释,而是可能由于这些吸收体中较大比例的暖HI而出现。
2009-03-25 astro-ph.CO
Spectroscopy of z ~ 7 candidate galaxies: Using Lyman-alpha to constrain the neutral fraction of hydrogen in the high-redshift universe
继我们以前用Gemini/GNIRS和VLT/XSHOOTER对$z>7$星系进行了8个目标的光谱观测之后,本文给出了我们从宽视场相机3号选择的$z>7$候选星系的更深和更大的VLT/FORS 2光谱样本中获得的结果。通过我们的FORS 2设置,我们覆盖了737- 1070 nm的波长范围,从而能够在5.06 - 7.80的红移范围内搜索Lyman- $α$。我们的目标是22个$z$ -波段脱落,没有发现莱曼- $α$发射的证据,除了一个物体的试验性检测($<5σ$,这是我们采用的安全检测标准)。莱曼- $α$通量的上限和宽带幅度被用来约束该线发射的静止帧等效宽度。我们结合我们以前的GNIRS和XSHOOTER观测结果分析了我们的FORS 2观测结果,并提出了一个简单的模型,其中高静止帧等效宽度发射体的比例遵循$z=3-6.5$的趋势,这与我们在$z\sim7.8$在96\%置信水平下的未检测结果不一致。这可能表明星系际介质中的中性HI部分抑制了莱曼- $α$,估计的中性部分$χ_{HI}\sim0.5$与其他估计一致。
2014-07-03 astro-ph.CO
CLARA's view on the escape fraction of Lyman-Alpha photons in high redshift galaxies
基于MareNostrum High-z Universe(一个包含20亿粒子的SPH宇宙学模拟),我们使用Lyman Alpha辐射分析代码(Code for Lyman Alpha Radiation Analysis),将星系中Lyman Alpha辐射的逃逸分数限制在红移范围5<z<7。我们近似莱曼α发射体(LAEs)的尘埃气体板与莱曼α辐射源均匀混合在气体中。用我们新开发的辐射转移程序计算了这种结构和不同气体和尘埃含量的逃逸分数。结果被应用到MareNostrum高z宇宙数值星系。该模型显示出弱红移的演变和良好的协议与逃逸分数的估计作为一个函数的红化从z \sim 2.2和z \sim 3的观测。为了再现红移z>~5处的紫外连续体光度函数和紫外颜色,我们扩展了板层模型,在一个星团分量中加入了额外的尘埃。基于扩展的clustrial模型的LAE亮度函数(LF)广泛地再现了从z \sim 5和z \sim 6的观测中得出的LF的亮端。在z \sim 7处,我们的模型高估了LF大约四倍,大概是因为没有考虑中性星系际介质的影响。在红移z \sim 5和z \sim 6的紫外连续谱和莱曼α谱中,观测到的LF暗端和模拟的LF暗端之间的剩余张力指向了在质量为1.0x10^10h-1 Msol < Mh < 4.0x10^10h-1 Msol的晕中存在的模拟LAE的过剩。由于难以解释观测…
2011-04-29 astro-ph.CO
A Lyman Break Galaxy in the Epoch of Reionization from HST Grism Spectroscopy
我们目前观测到一个红移z=6.573的发光星系-第一个光谱确认来自PEARS调查(探测演化和再电离光谱)的无狭缝HST ACS棱镜光谱,其显示在restframe 1216 A波长处光谱中的戏剧性连续中断。第二次确认是通过Keck + DEIMOS完成的。地面光谱不能清楚地探测到连续谱,但高波长分辨率使莱曼α发射线轮廓得以确定。我们比较线轮廓复合线轮廓在红移z=4.5。莱曼α线剖面没有显示阻尼翼衰减的特征,证实星系际气体在红移z=6.57处被电离。在更高的红移处的莱曼断裂光谱将有可能使用红外敏感的grisms的超深观测,即使在莱曼α被中性IGM衰减得太厉害而无法使用传统的地面光谱检测的红移处。
2013-05-14 astro-ph.CO
Keck Spectroscopy of Faint 3<z<7 Lyman Break Galaxies: - I. New constraints on cosmic reionisation from the luminosity and redshift-dependent fraction of Lyman-alpha emission
我们提出了一个新的Keck光谱调查的结果,在红移范围3<z<7的紫外微弱的LBG。结合早期的Keck和已发表的ESO VLT数据,我们的样本包含600多个辍学者,为可能主导宇宙再电离过程的典型亚L * 源的性质提供了新的见解。在这里,我们使用这个样本来计算连续选择的退出中强Lya发射体的分数。通过量化“Lya分数”如何随红移而变化,我们试图限制与再电离相关的Lya传输的变化。为了区分再电离的影响与其他影响Lya分数的因素(例如尘埃,ISM运动学),我们研究了当IGM被电离时,Lya分数在3<z<6上的光度和红移依赖性。这些结果表明,低光度星系比高光度星系更频繁地出现强Lya辐射,并且在固定光度下,强Lya辐射的普遍性随着红移的增加而适度增加。基于我们的数据集中的蓝色紫外线斜率和强Lya发射星系之间的相关性,我们认为,Lya分数的趋势是由红移和亮度依赖的变化,在尘埃遮蔽,与可能的额外贡献的趋势中的运动学和覆盖部分的中性氢。基于候选z~7透镜LBG的有限IR光谱,我们发现在z~7处Lya分数的尝试性减少,如果通过未来的调查证实,则该结果将表明中性分数在该时期增加。考虑到哈勃WFC 3/IR巡天提供的z和Y滴,我们表明很快就有可能使用光学和近红外光谱仪显着提高对Lya分数的估计,从而将本文中进行的研究扩展到7<z<8。
2010-03-26 astro-ph.CO
Predicting the Merger Fraction of Lyman alpha Emitters from Redshift z~3 to z~7
快速的质量组装,可能来自合并或平滑吸积,已经被预测在高红移莱曼α(Lya)发射体的恒星形成中起着至关重要的作用。在这里,我们预测的主要合并,次要合并,并顺利吸积的Lya发射体分数从z~3到z~7使用大暗物质模拟,和一个简单的物理模型,是成功地再现许多观察在这个大的红移范围。这个模型的核心原则,不同于许多早期的模型,是在Lya发射体的恒星形成是成正比的质量吸积率,而不是总的晕质量。我们发现,在z~3,近35%的Lya发射器通过主要的(3:1)合并,并增加到约50%,在z~7。这意味着大部分高红移Lya发射体的恒星形成是由合并驱动的。虽然模型预测和观测到的合并分数之间存在差异,但其中一些差异(约15%)可以归因于模拟中用于定义合并的质量比。我们预测,未来,更深入的观察,使用3:1的定义,主要合并将发现>30%的主要合并部分的Lya发射器在红移>3。
2011-10-21 astro-ph.CO
Hot Gas, Cold Gas and Sub-Halos in a Lyman-alpha Blob at Redshift 2.38
我们提出了积分场光谱的莱曼α斑点在红移2.38,光谱分辨率比以前发表的工作好三倍。与以前的观察一样,斑点具有混沌的速度结构,其中大部分分解为多个分量。然而,我们的光谱学表明,这些多重分量中的一些非常窄:它们的速度宽度小于100 km/s。结合这些新的数据和以前的观测,我们认为这个莱曼α斑点存在于一个大约10^13太阳质量的暗物质晕中。在这个光环的中心是两个紧凑的红色大质量星系。它们被炽热的气体包围,可能是合并引发的核恒星爆发产生的超级风。这种炽热的气体关闭了这些星系非核区域的恒星形成,导致它们的红色和死亡的颜色。一个丝状或块状的下沉冷气体与热气体相碰撞,并被冲击到高温,同时仍然距离红色星系约30千秒差距。激波区是莱曼α自吸收区,但产生C IV辐射。更远的地方,一些次晕中的冷气体被点亮,最有可能是潮汐触发的恒星形成,当它们犁过热晕介质时的弓形激波,来自灯丝碰撞的莱曼-α共振散射,以及潮汐剥离的气体,这增加了莱曼-α逃逸分数。观测到的莱曼α发射从斑点是占主导地位的总和发射从这些子晕。从统计学的角度来看,我们认为莱曼α斑点的形状并没有被大大拉长,而且大多数并不是由中央活动星系核或星爆的电离或散射提供动力的。
2012-09-17 astro-ph.CO
Mapping Lyman-alpha forest three-dimensional large scale structure in real and redshift space
这项工作提出了一种新的物理动机的监督机器学习方法,Hydro-BAM,再现三维莱曼- $α$森林领域在现实和红移空间学习参考流体动力学模拟,从而节省约7个数量级的计算时间。我们表明,我们的方法在重建场的一点(PDF)、两点(功率谱)和三点(双谱)统计数据中的准确度高达$k\sim1\,h\,\rm{Mpc}^{-1}$。当与参考模拟相比,包括红移空间失真,我们的方法实现了$\lesssim2\%$的偏差高达$k=0.6\,h\,\rm{Mpc}^{-1}$在四极杆,$\lesssim5\%$高达$k=0.9\,h\,\rm{Mpc}^{-1}$。对于边长为$k=0.8\,h\,\rm{Mpc}^{-1}$的三角形构型,双谱被很好地再现。相比之下,通常采用的波动冈恩-彼得森近似显示出显著的偏差,已经忽略了双谱中具有$k=0.2-0.4\,h\,\rm{Mpc}^{-1}$侧的构型处的特殊运动,在功率谱中也明显不太准确(在5 $\%$至$k=0.7\,h\,\rm{Mpc}^{-1}$内)。我们的结论是,一个准确的分析莱曼-PDMATHAMM森林需要考虑复杂的重子物理大尺度结构关系。我们的分层领域特定机器学习方法可以有效地利用这一点,并准备生成准确的Lyman-$α$森林模拟目录,涵盖DESI和WEAVE等调查所需的大量数据。
2022-02-03 astro-ph.CO
[OIII] Emission and Gas Kinematics in a Lyman-alpha Blob at z ~ 3.1
我们提出了光谱测量的[OIII]发射线从两个子区域的强莱曼-α发射在无线电安静莱曼-α斑点(LAB)。所研究的斑点是z ~ 3.1的LAB 1(Steidel et al. 2000),[OIII]探测来自嵌入斑点晕中的两个Lyman break星系。[OIII]的测量是用8.4米大双筒望远镜上的LUCIFER和10米凯克望远镜上的NIRSPEC进行的。将[OIII]测量的红移与SAURON的莱曼-α红移进行比较(Weijmans et al. 2010),使我们能够朝着理解斑点中气体的运动学迈出一步。使用LUCIFER和NIRSPEC,我们发现[OIII]和莱曼α红移之间的速度偏移在研究的两个子区域中都是适度的负值或与0 km/s一致(范围从-72 +/- 42 -- +6 +/- 33 km/s)。负偏移意味着莱曼α相对于[OIII]蓝移,正偏移则意味着莱曼α相对于[OIII]红移。这些结果可能意味着流出不是该实验室中莱曼α逃逸的主要原因,因为流出通常会产生正速度偏移(McLinden等人,2011)。此外,我们提出了一个[OIII]线通量上限的第三个区域的LAB 1,一个区域,与任何底层星系无关。我们发现,[OIII]的上限从银河系无关的区域的斑点是至少1.4 - 2.5倍,比[OIII]通量从一个LBG相关的区域,并有一个[OIII]莱曼α比测量至少1.9 - 3.4倍小于…
2013-01-03 astro-ph.CO
Tomographic Magnification of Lyman Break Galaxies in The Deep Lens Survey
利用深透镜巡天中的大约45万个星系,我们提出了一个由0.4 < z < 1.0的大质量前景星系检测z > 4莱曼破裂星系的引力放大率,按红移分组。放大信号在信噪比大于20时被检测到,严格的检查证实它没有被任何星系样本的红移重叠所污染。在较低的红移,推断的星系质量分布与早期的透镜分析是一致的。然后,我们探索断层镜头放大信号分裂成7个红移箱我们的前景星系样本。结合星系放大率互相关和星系角自相关,我们开发了一个偏差独立的估计层析信号。作为放大层析成像的一个诊断,该估计量的测量结果拒绝了一个大于7.5σ的平坦暗物质主导的宇宙,并发现它与WMAP 7 ΛCDM宇宙学的红移依赖性是一致的。
2012-09-13 astro-ph.CO
The dependence of the Lyman_a luminosity function on Redshift using SHARDS
我们在这项工作中报告的项目,旨在确定Lyα光度函数从z=3到z=6。该项目是基于使用非常深的测光从碎片调查,在一套24中带过滤器在GOODS-N领域。我们在这里提出了一些初步的工作进行了四个测试图像在四个连续的波段。我们使用窄带选择技术来搜索候选发射线。到目前为止,已经检测到11个候选者,其中许多是强Lyα候选者。特别是,我们已经看到了一个z=5.4的相互作用的Lyα源对的可靠候选者。
2012-01-23 astro-ph.CO
A z=3.045 Lyman alpha emitting halo hosting a QSO and a possible candidate for AGN-triggered star-formation
本文是关于z ~ 3处扩展的非对称莱曼α辐射源的性质的系列文章的第三篇,我们报道了在一次超深、盲、光谱长缝巡天中,在一个红移为3.045的类星体周围发现了一个莱曼α辐射晕。类星体是一个先前已知的、被遮蔽的活动星系核。晕看起来沿着狭缝的方向延伸,在类星体的投影上显示出两个相隔17千秒差距的微弱斑块。二维光谱与档案HST ACS图像的比较表明,这些补丁符合空间发射从一个特殊的,哑铃形,暗淡的星系。假设莱曼α发射补丁起源于星系和星系的物理关系的类星体是在方差与光度估计的星系红移。然而,我们发现,在类星体的红移非常年轻的恒星的人口可能适合现有的休息框架宽波段紫外光度的星系。如果这种假设是正确的,那么星系的对称性和莱曼α辐射,类星体莱曼α辐射的延伸方向,以及可能存在的年轻恒星星族在一个(短命的)活动星系核附近表明,这可能是活动星系核反馈触发外部恒星形成的一个例子。
2013-02-11 astro-ph.CO
On the number density of "direct collapse" black hole seeds
数百万太阳质量以上的超大质量黑洞(BH)位于大多数本星系的中心,但它们也为活动星系核和类星体提供能量,直到z=7。这一观测证据对BH的生长和第一批BH种子的质量提出了强有力的限制。“直接坍缩”的情况非常吸引人,因为它导致了质量在10^4-10^6兆太阳的大质量黑洞种子的形成,这就很容易解释z=6-7的类星体是如何由质量大于10^9兆太阳的黑洞提供动力的。然而,直接坍缩似乎是罕见的,因为这种情况所需的条件是气体不含金属,存在强的光离解莱曼-维尔纳通量,以及在晕中心有大量气体流入,持续了10-100万年。我们进行了几个宇宙学流体动力学模拟,涵盖了大范围的盒子大小和分辨率,从而使我们能够了解几个物理过程对直接坍缩黑洞分布的影响。我们确定的直接崩溃可能发生的晕,并推导出BH的数密度。我们还调查流体动力学模拟,直接或后处理,和半分析研究之间的差异。我们发现,直接崩溃帐户BH在正常星系中,直接崩溃所需的临界莱曼-维尔纳通量必须远远低于预测的三维模拟,包括详细的化学模型。然而,当超新星反馈是相对较弱的,足够的直接崩溃BH解释z=6-7类星体,可以得到更现实的临界莱曼维尔纳通量值。
2019-12-13 astro-ph.CO astro-ph.GA
The Lyman-continuum photon production efficiency in the high-redshift Universe
莱曼连续统光子产生效率($ξ_{\rm ion}$)是推断星系际介质再电离光子数量的关键因素。为了估计高红移宇宙中的理论生产效率,我们将BlueTides宇宙流体动力学模拟与一系列恒星星族合成模型相结合。我们发现$\log_{10}(ξ_{\rm ion}/{\rm erg^{-1}\, Hz})\approx 25.1-25.5$的莱曼连续谱光子产生效率依赖于恒星星族合成模型的选择。这些结果与最近观测到的高红移限制基本一致,但更倾向于采用包含双星演化效应的模型
2016-03-14 astro-ph.CO astro-ph.GA
Diagnosing galactic feedback with the line broadening in the low redshift Lyman-alpha forest
我们比较了低红移(z ~ 0.1)莱曼α森林流体动力学模拟的数据从宇宙起源光谱仪(COS)。我们发现之间的紧张关系的观察到的线的数量与b-参数在25-45公里/秒的范围内,并从模拟的预测,无论是积极的反馈活动星系核或完全排除反馈。这些模拟中的气体分别是太热而不能促进莱曼-α吸收或太冷而不能产生所需的线宽。因此,匹配所观察到的b-参数分布需要反馈过程,该反馈过程在没有碰撞(过度)电离氢的情况下热或有害地加宽吸收特征。这表明莱曼α森林b参数分布是一个有价值的诊断星系反馈在低红移宇宙。我们进一步证实,低红移莱曼α森林柱密度分布可以通过紫外背景更好地再现,HI光电离率比Haardt & Madau(2012)预测的高1.5-3倍。
2017-03-20 astro-ph.CO astro-ph.GA
Measuring the cosmic expansion rate using 21-cm velocity acoustic oscillations
在宇宙黎明(CD)期间,暗物质-重子相对速度场的波动在21厘米功率谱中被印记为声学振荡。这些速度声振荡(VAO)保持了同动声视界尺度的印记。在穆尼奥斯之前的工作中,已经证明这些VAO可以被视为标准标尺,通过考虑各种莱曼-维尔纳反馈强度和前景污染情景来测量高红移下的宇宙膨胀率。在这里,我们通过使用公共代码\texttt{21cmFAST}的修改版本来扩展该分析。我们使用这个代码来模拟VAO在21厘米功率谱和预测的潜力,以约束$H(z)$与HERA射电望远镜,考虑到莱曼- $α$加热的影响,莱曼-沃纳反馈和前景,对各种天体物理参数的依赖,和宇宙学参数的简并。我们发现,$H(z)$可以测量与HERA在$\sim 0.3-6\%$的相对精度范围$11 < z < 20$,在不同的天体物理和前景的情况下,与普朗克宇宙学参数设置一个$\sim 0.08-0.2\%$相对误差地板的测量中的不确定性。这种精度与大多数低红移测量相当,可以帮助测试由正在进行的“哈勃张力”激发的各种宇宙学场景。
2022-10-30 astro-ph.CO astro-ph.GA
Stringent constraints on the H I spin temperature in two z > 3 Damped Lyman-alpha systems from redshifted 21 cm absorption studies
阻尼莱曼α吸收体的物理性质及其演化与星系形成和演化理论密切相关,具有重要的宇宙学意义。H I 21 cm吸收研究是测量这些系统的温度的一种有用的方法。在这项工作中,两个阻尼莱曼-α吸收体在z > 3的温度非常强的约束来自低射频观测。H I自旋温度被发现是大于2000 K的吸收剂。这些高红移系统的高自旋温度与其他阻尼莱曼α吸收体的温度汇编中发现的趋势一致。我们还认为,温度-金属丰度的关系,在文献中较早报道,是不太可能是一个虚假的视线效应,和红移的自旋温度的演变不会出现由于选择效应。所有这些都与阻尼莱曼α系统中暖气体部分的红移演化相一致。
2013-08-20 astro-ph.CO astro-ph.GA
Radiative Transfer Distortions of Lyman-$α$ Emitters: a New Fingers-of-God Damping in the Clustering in Redshift Space
Lyman- $α$光子的复杂辐射转移(RT)对用Lyman- $α$发射体(LAEs)推断大尺度结构的星系巡天观测提出了理论挑战。在RT模拟的指导下,以前的研究调查了RT对大规模LAE聚类的影响,并声称RT诱导选择效应,即使在实空间中也会导致各向异性失真,但在红移空间中的影响可以忽略不计。然而,我们以前的研究,这依赖于一个完整的辐射转移代码运行的Illustris模拟,表明各向异性的选择效果大大降低了更高的空间分辨率。采用相同的模拟框架,我们进一步研究了红移空间中RT对LAE成簇的影响。由于我们通过Lyman- $α$发射的光谱峰测量LAE的径向位置,由于RT引起的频移污染了红移测量,因此在红移空间中推断出径向位置。我们证明,这种额外的RT偏移抑制了沿视线的LAE聚类,这可以被解释为一种新的上帝的手指(FoG)的效果。为了评估FoG效应,我们开发了一个理论框架,特别强调其与基础的一点速度分布的联系,同时考虑到RT偏移以及通常在红移空间畸变(RSD)的背景下研究的特殊速度。虽然我们的研究结果强烈鼓励在LAE调查更仔细的RSD建模,我们还寻求一种方法,以减轻额外的FoG效应,由于RT利用其他信息的莱曼- $α$频谱。
2019-06-06 astro-ph.CO astro-ph.GA
The Low-Redshift Lyman Continuum Survey I: New, Diverse Local Lyman-Continuum Emitters
赖曼连续谱(LyC)光子的起源负责宇宙的再电离是未知的和高度争议。由于星系际介质的吸收,从再电离时代检测LyC光子是不可能的,这促使了几种间接诊断的发展,以推断星系通过研究较低的红移类似物贡献LyC光子来重新电离宇宙的速率。我们提出的低红移莱曼连续巡天(LzLCS)包括测量与HST/COS的z=0.2-0.4的66个星系的样本。经过仔细处理的FUV光谱,我们得到了总共35个莱曼连续发射体(LCE)检测到97.725%的置信度,近三倍的已知本地LCE的数量。我们估计逃逸分数从检测到的LyC通量和未检测到的LyC通量的上限,找到一个范围内的LyC逃逸分数高达50%。在35个LzLCS LCE中,有12个的LyC逃逸分数大于5%,是具有宇宙学相关LyC逃逸的已知局部LCE数量的两倍多。
2022-01-27 astro-ph.CO astro-ph.GA
The Lyman Continuum Escape Survey: Ionizing Radiation from [O III]-Strong Sources at a Redshift of 3.1
我们目前的结果,从连续逃逸巡天(LACES),哈勃太空望远镜(HST)的计划,旨在表征电离辐射出现从一个样本的莱曼α发射星系在红移$z\simeq 3.1$。由于许多显示强烈的[O III]发射特性的$z>6.5$恒星形成星系,他们可能代表有价值的低红移类似物的星系在再电离时代。利用HST Wide Field Camera 3 / UVIS $F336W$对Lyman连续辐射进行成像,研究了该样品中电离光子的逃逸分数。对于61个来源,其中77%的光谱确认和53个测量的[O III]发射,我们检测到莱曼连续泄漏在20%,率显着高于在个别连续选择莱曼破裂星系。我们估计有98%的概率,我们的检测$\leq 2$可能会受到前景污染。拟合多波段光谱能量分布(SED),考虑到不同的恒星星族,尘埃粒子和金属丰度,我们得到个人莱曼连续逃逸分数校正的前景星系际吸收。我们发现逃逸分数为15%至60%的个别对象,并推断出平均20%的逃逸分数拟合复合SED为我们检测到的样本。然而,令人惊讶的是,即使是没有单独的$F336W$检测的那些源的深堆叠也提供了小于0.5%的平均逃逸分数的严格上限。我们研究了各种相关性与源的属性,并讨论了流行的图片,宇宙再电离的背景下,这种紧凑的,低金属量的恒星形成星系驱动的影响。
2019-05-17 astro-ph.CO astro-ph.GA
Complex Lyman Alpha Profiles in Redshift 6.6 Ultraluminous Lyman Alpha Emitters
我们报告的超亮度莱曼α发射星系(LAEs)在z=6.6使用超Suprime-Cam的斯巴鲁望远镜上的NB 921过滤器的搜索。我们搜索了北极周围的30度平方区域,我们在宽带g ',r',i ',z'和y'以及窄带NB 816和NB 921中观察到NB 921 < 23.5和z' -NB 921> 1.3的源。这对应于选择log L(Ly-alpha)> 43.5 erg/s。我们用凯克DEIMOS摄谱仪跟踪了7个候选LAEs(共13个),并确认了5个z=6.6的LAEs,一个z=6.6的AGN,具有宽的Ly-alpha线和强的红色连续谱,以及一个低红移([OIII]5007)星系。这五个超亮度的LAE比低光度的LAE有更宽的谱线轮廓,其中一个源NEPLA 4的谱线轮廓与COLA 1相似。结合以前的结果,我们表明,线配置文件的z=6.6的超亮度LAEs系统不同于低光度LAEs在此红移。这一结果表明,超亮LAEs在其附近产生了星系际介质的高度电离区域,使星系的完整莱曼α轮廓-包括任何蓝色的翅膀-可见。如果这种解释是正确的,那么超铝LAEs提供了一个独特的机会,以确定其周围的电离区的属性,这将有助于理解z ~ 7星系际介质的电离。一个简单的计算给出了一个非常粗略的估计为0.015的逃逸分数的电离光子,但更复杂的计算需要充分表征的不确定性。
2018-05-01 astro-ph.CO astro-ph.GA
Constraining the second half of reionization with the Lyman-$β$ forest
我们提出了一个分析的演变莱曼系列森林到时代的再电离宇宙学辐射转移模拟的情况下,再电离结束晚。我们探讨模型与不同的中点的再电离和气体温度。我们发现,一旦模拟已被校准,以匹配观测到的莱曼- $α$森林在$4 < z < 6$的平均通量,他们也自然地再现分布的有效光学深度的莱曼- $β$森林在这个红移范围。我们注意到,最难匹配的最大光学深度的尾部对应于ULAS J 0148 +0600的长吸收谷,我们之前在模拟中已经证明了这一点。我们认为,莱曼系列森林的发展到更高的红移,并表明,未来的观测莱曼- $β$森林在$z>6$将区分不同的再电离历史。Lyman- $α$和Lyman- $γ$森林的演化作为将再电离研究推向更高红移的工具,分别由于更强的饱和度和前景污染而不太有希望。
2020-06-29 astro-ph.CO astro-ph.GA
Quantum mechanics at high redshift -- Modelling Damped Lyman-$α$ absorption systems
大约100年来,氢光谱建模一直基于Voigt轮廓拟合。半经典的Voigt轮廓是基于2能级原子近似。虽然Voigt曲线在许多情况下是极好的,但是对于非常高的柱密度阻尼的Lyman- $α$吸收系统,其精度是不够的。我们已经调整了量子力学的Kramers-Heisenberg模型,包括热加宽,产生一个新的配置文件,KHT配置文件。涉及多个离散原子能级和连续项的相互作用,在Voigt模型中没有考虑,在莱曼线翼中产生不对称性。如果不建模,这可能会导致显着的系统性参数估计建模时的真实数据。有重要的分歧,特别是原始氘丰度的测量。然而,KHT模型是复杂的。因此,我们提出了一个简化的配方泰勒级数展开和查找表的基础上,量化的近似的影响。KHT配置文件已在广泛使用的VPFIT代码中实现。
2019-11-15 astro-ph.CO gr-qc
Effective Field Theory Constraints on Primordial Black Holes from the High-Redshift Lyman-$α$ Forest
本研究利用有效场论分析高红移莱曼-$α$森林数据,从第一性原理预测涨落,推导出原初黑洞暗物质丰度的新约束,排除了质量在$10^{4}-10^{16} M_{\odot}$且占比$f_{\text{PBH}} \gtrsim 10^{-3}$的群族,为大质量PBH提供了领先限制。
2025-11-03 astro-ph.CO hep-ph
Lyman Alpha Forest - Halo Cross-Correlations in Effective Field Theory
本文提出一种有效场论(EFT)模型,用于描述莱曼α森林与有偏示踪物(如类星体、星系或暗物质晕)在红移空间中的互相关,并在Sherwood模拟中验证,实现了百分之一精度的预测,显著改进了现有解析模型。
2025-01-22 astro-ph.CO hep-ph