Constraints on the production and escape of ionizing radiation from the emission-line spectra of metal-poor star-forming galaxies
我们探讨的生产和逃逸的电离光子在年轻的星系通过调查的紫外线和光学发射线特性的模型的电离有界和密度有界的HII区域，活动星系核（AGN）的窄线区域和辐射冲击计算所有使用相同的物理一致的描述元素丰度和耗尽的尘埃颗粒下降到非常低的金属。我们将这些模型与贫金属恒星形成星系和莱曼连续体（LyC）泄漏的参考样本进行比较，这些参考样本在不同的红移，这使得同时探索更多的光谱诊断比通常可在一次为个别子样本。我们确认，目前的单星和双星人口合成模型不产生足够硬的辐射占最贫金属星系的高电离辐射。无论是活动星系核还是辐射激波分量的引入都能使模型与观测结果相一致。一个已发表的模型，包括X射线双星是一个有吸引力的替代再现所观察到的上升HeII 4686/Hbeta比减少氧丰度的金属贫恒星形成星系，但不是高观察到的HeII 4686/Hbeta比的星系大EW（Hbeta）。在这些极端的天体中，似乎需要更硬的电离辐射源，例如活动星系核或辐射激波成分，这可能与初始质量函数偏向于低金属丰度的大质量恒星有关。这也可以解释相对于电离结合模型，确认的LyC泄漏物的[OI]/[OIII]比率惊人地高。我们发现没有简单的肉眼诊断的电离源的性质和逃逸的LyC光子，这需要适当的同时适合几条线进行歧视。
2019-09-16 astro-ph.GA
Reionization with star-forming galaxies: insights from the Low-z Lyman Continuum Survey
从星系逃逸的电离光子的分数，$f_{esc}$，是在同一时间的再电离建模和一个非常鲜为人知的量，特别是在高红移的一个关键参数。最近的观测开始限制低z恒星形成星系中的$f_{esc}$值，但这种比较的有效性仍有待验证。在高z应用$f_{esc}$和低z莱曼连续统巡天的紫外斜率趋势之间的经验关系，我们使用DELPHI半解析星系形成模型来估计高z星系的全球电离发射率，我们使用它来计算由此产生的再电离历史。我们发现，全球电离发射率和再电离历史符合观测约束。假设低z相关性在再电离时期保持不变，我们发现具有$-16 \lesssim M_{UV} \lesssim -13.5$的星系是再电离的主要驱动者。我们在z= 4.5，6，8处导出总体平均的$\langle f_{esc} \rangle \simeq 8\%, 10\%, 20\%$。
2022-12-12 astro-ph.CO astro-ph.GA
The Predicament of Absorption-Dominated Reionization: Increased Demands on Ionizing Sources
当电离光子到达宇宙的每一个角落时，再电离时代结束。再电离通常被认为主要受到星系产生电离光子的速率的限制，但是最近Becker等人（2021）在$z = 6$处测量到$0.75^{+0.65}_{-0.45}$适当Mpc的电离光子平均自由程非常短，这表明在其他电离的星系际介质中剩余中性氢的吸收可能比以前预期的要大得多。在这里，我们表明，这个短的平均自由程和同时代的暗像素分数在Ly $α$森林之间的一致性需要一个累积输出的$6.1^{+11}_{-2.4}$电离光子每重子再电离的结束。这意味着电离光子预算比以前的估计有了显著的增加，大大加剧了以后对星系电离输出测量的紧张局势。在我们的模型中，将这个约束转化为星系的瞬时电离产物，我们发现$\log_{10}f_{\rm esc}ξ_{\rm ion}/\text{(erg/Hz)}^{-1} =25.02_{-0.21}^{+0.45}$在$z\sim6$。即使对早期恒星星族的电离产生效率有乐观的假设，并假设星系光度函数扩展到极暗源（$M_{\text{UV}}\leq-11$），完全再电离也需要电离光子的逃逸分数超过整个星系群体的$20\%$。这比在任何较低红移的星系群中观察到的要大得多，这需要在宇宙时间的第一个十亿年后星系性质的快速演化。在现有的氢中性分数和平均自由程的观测限制下，这种紧张局势不能完全缓解。
2021-05-21 astro-ph.CO astro-ph.GA
Flux sensitivity requirements for the detection of Lyman continuum radiation drop-ins from star-forming galaxies below redshifts of 3
利用GALEX和VIMOS-VLT深度巡天的特征紫外光度（$L^{*}_{1500(1+z)}$）估算了恒星形成星系逃逸电离辐射的通量，并给出了其与红移和逃逸分数的函数关系。这些估计为仪器和观测策略的设计提供了指导，无论是光谱还是光度，都试图检测LyC逃逸恒星形成星系的红移$ z < 3$。给出的例子涉及的绝对逃逸分数（$f^{e}_{LyC}$）的电离光子，集成在整个极端紫外（EUV）带通，相对逃逸分数（$f^{e}_{900}$）观察到的电离边缘在911.8欧姆作为HI，HeI和HeII柱密度的函数。我们发现，对于$\log{N_{HI}(cm^{-2})} \gtrsim 17.0$，$f^{e}_{LyC}$显著大于$f^{e}_{900}$。在静止坐标系EUV中探测LyC“落入物”将为确定电离光子$f^{e}_{LyC}$的积分分数提供增强的保真度，这些电离光子$f^{e}_{LyC}$逃离恒星形成星系并有助于元星系电离背景。
2017-09-04 astro-ph.GA
Hardness of ionizing radiation fields in MaNGA star-forming galaxies
利用MaNGA巡天的积分场光谱数据，我们研究了67个邻近（0.02 $\lesssim $ z $ \lesssim$ 0.06）恒星形成星系的辐射硬度。软度参数$η$ = $\frac{O^{+}/O^{2+}}{S^{+}/S^{2+}}$对电离辐射的光谱能量分布敏感。我们用可观测量$η$（= $\frac{[OII]/[OIII]}{[SII][SIII]}$）研究了$η$。分析了用$η$和$η\prime$示踪的辐射硬度与对气相金属丰度、电子温度、密度、电离参数、有效温度和电离布居年龄敏感的诊断之间的关系。很明显，低金属丰度伴随着低对数$η\prime$，即硬辐射场。辐射硬度与其他星云参数之间没有直接关系，但不能排除这种关系。我们提供的经验关系日志$\rmη$和强发射线比N $_2$，O $_3$ N $_2$和Ar $_3$ O $_3$，这将使未来的研究辐射硬度在SF星系弱极光线未被检测到。比较了文献中SF星系和螺旋星系H II区的MaNGA数据的[O III]/[O II]和[S III]/[S II]的变化，发现不同数据集之间的相似性和差异性主要是由于金属丰度的差异。我们发现，从考虑年轻和演化恒星种群的电离源的光电离模型的预测与MANGA数据吻合得很好。这种比较也表明，硬辐射场从热和老的低质量恒星内或周围的SF地区可能显着有助于所观察到的$η$值。
2021-08-24 astro-ph.GA
Physical properties and H-ionizing-photon production rates of extreme nearby star-forming regions
在z>6的星系紫外光度函数的测量表明，在低质量恒星形成星系中的年轻恒星产生了大量的氢电离光子，这些光子是使星系际介质（IGM）红移z~6所必需的。然而，恒星形成星系是否主导了宇宙再电离，还取决于它们的恒星星族和星际介质的性质，这些性质决定了H电离光子$ξ_\text{ion}^\star$的产生率，以及这些光子逃逸到IGM中的比例。考虑到现有天文台难以限制z>6星系的物理性质，在这项工作中，我们将重点放在10个附近物体的样本上，这些物体显示出与z>6时观察到的紫外光谱特征相当的特征。我们使用新一代Beagle工具来模拟这些高红移星系的本地“类似物”的紫外光光度和紫外/光发射线，发现我们相对简单，但完全自洽的物理模型可以成功地再现所考虑的不同观测值。我们的星系跨越了广泛的金属丰度范围，其特点是高电离参数，低尘埃衰减，非常年轻的恒星星族。通过我们的分析，我们得出了一个新的诊断的H-电离光子每单位UV光度，$ξ_\text{ion}^\star$，基于明亮的$[\text{OIII}] λ4959,5007$双峰，这不需要测量的H-复合线的等效宽度的生产率。这种新的诊断可以用来估计$ξ_\text{ion}^\star$从未来的直接测量的$[\text{OIII}] λ4959,5007$线使用JWST/NIRSpec（出到z~9.5），并利用污染的$\text{H}β+ [\text{…
2018-06-03 astro-ph.GA
On the Last 10 Billion Years of Stellar Mass Growth in Star-Forming Galaxies
恒星形成率-恒星质量关系（SFR-M*）及其演化（即，SFR主序）描述了给定恒星质量和给定红移的星系的增长率。假设现在的恒星形成星系在过去总是恒星形成的，这些增长率观测可以被整合来计算平均恒星形成历史（SFH）。使用这种主序列积分（MSI）方法，我们可以追溯到现在的大质量恒星形成星系，当它们是当前恒星质量的10-20%时。在这些时期的整合是强大的：支持我们的计算的SFR数据是一致的恒星质量密度在这个政权的演变。这些SFH的分析近似。基于积分的结果重申了以前的建议，即目前的恒星形成星系形成几乎所有的恒星质量在z <2. It follows that massive galaxies observed at z>2不是典型的祖先恒星形成星系今天。我们还检查基于MSI的SFH对那些从化石记录的分析推断-从光谱能量分布（SED）的恒星形成星系在斯隆数字巡天，和色星等图（CMD）的矮不规则星系解决恒星。一旦考虑到恒星星族年龄的不确定性，主序列与基于SED的SFH（来自VESPA）非常一致。外推SFR主序星观测到矮星系，我们发现的ACS附近的星系巡天金库和本星系群星系的CMD分析的MSI结果和SFH之间的差异。解析出的矮星系似乎比主序列趋势所暗示的要慢得多，也比质量稍高的SED分析星系慢。这种差异可能标志着SFH测定的问题，但它也可能标志着在最低恒星质量下恒星形成趋势的转变。
2011-11-26 astro-ph.CO astro-ph.GA
Modeling UV Radiation Feedback from Massive Stars: III. Escape of Radiation from Star-forming Giant Molecular Clouds
利用一套湍流云中恒星团簇形成的辐射流体动力学模拟，我们研究了电离（莱曼连续）和非电离（FUV）辐射的逃逸分数为广泛的云质量和大小。逃逸分数增加H II区域的发展，并在几个动力学时间内达到统一。在第一次超新星爆发前的累积逃逸分数在0.05-0.58之间;这在初始云表面密度较高时较低，而在质量较小和较致密的云中由于快速破坏而较高。一旦H II区域脱离了它们的局部环境，电离和非电离光子都会通过完全电离的低密度视线从云层中逃逸。因此，尘埃在后期成为电离辐射的主要吸收体，非电离辐射的逃逸分数仅略大于电离辐射的逃逸分数。逃逸分数主要由大尺度云的光学深度分布的平均值$\langle τ\rangle$和宽度$σ$决定，对于较小的$\langle τ\rangle$和/或较大的$σ$，逃逸分数增加。由于湍流引起的非零$σ$，逃逸分数超过原始估计值$e^{-\langle τ\rangle}$（有时超过三个数量级）。我们提出了两种简单的方法来估计，在$\sim20\%$，逃逸分数的非电离辐射使用观测到的尘埃光学厚度在云投影在天空的平面。我们讨论了我们的观测结果的影响，包括推断在个别分子云的恒星形成率，并占银河系尺度上的扩散电离气体。
2019-08-20 astro-ph.GA
SILCC-ZOOM: The early impact of ionizing radiation on forming molecular clouds
作为SILCC-ZOOM项目的一部分，我们提出了我们的第一个亚秒差距分辨率的辐射流体动力学模拟的两个分子云自洽形成的湍流，多相ISM。云有类似的初始质量的几个10 $^4$ M $_{\odot}$，逃逸速度约5公里秒$^{-1}$，和类似的初始能量预算。我们遵循恒星集群的形成与基于汇的模型和辐射的影响，从个别大质量恒星与树为基础的辐射传输模块TreeRay。光致电离辐射耦合到化学网络，以跟踪气体加热、冷却以及分子形成和分解。对于云演化的前300万年，我们发现，随着容纳大质量恒星的汇的质量吸积在<100万年后终止，整体恒星形成效率大大降低了~4倍，达到<10%的全球云值。尽管效率很低，但恒星的形成是在云层中触发的。因此，云的更大区域受到辐射的影响，云开始消散。云被分散的时间尺度敏感地取决于云的子结构，特别是在高的视觉消光的气体量。辐射对高屏蔽云（MC 1）的破坏是延迟的。我们还表明，辐射输入可以维持云的热和动能在一个恒定的水平。我们的结果有力地支持了大质量恒星电离辐射对解释分子云低成星效率的重要性
2018-12-10 astro-ph.GA
On the origin of low escape fractions of ionizing radiation from massive star-forming galaxies at high redshift
在$z\sim3$ - $4$，来自大质量恒星形成星系的电离辐射的低逃逸分数的物理起源还没有得到很好的理解。我们进行理想化的盘星系模拟，以了解银河系的属性，如金属丰度和气体质量如何影响莱曼连续统（LyC）光子的逃逸使用辐射流体动力学模拟与强恒星反馈。我们发现嵌入质量为$M_h\simeq10^{11}\,M_\odot$的晕中的贫金属（$Z=0.002$）星系的亮度加权逃逸分数为$\left<f_{\rm esc}^{\rm 3D}\right>\simeq 10\,\%$。大约一半的LyC光子在100 pc的尺度内被吸收，另一半在ISM（$\lesssim 2\, {\rm kpc}$）中被吸收。当气体的金属丰度增加到$Z=0.02$时，逃逸分数显著降低到$\left<f_{\rm esc}^{\rm 3D}\right>\simeq1\%$，因为年轻的恒星被它们的诞生云遮蔽的时间更长。相比之下，将气体质量增加5倍会导致$\left<f_{\rm esc}^{\rm 3D}\right>\simeq 5\, \%$，因为LyC光子仅被较厚的圆盘适度吸收。我们的实验表明，高金属丰度可能更负责在大质量恒星形成星系中观察到的低逃逸分数，支持逃逸分数随晕质量增加而减少的情况。最后，可以忽略不计的逃逸分数和表面密度的恒星形成或星系外流率之间的相关性。
2020-10-14 astro-ph.GA
Fragmentation in Population III Galaxies formed through Ionizing Radiation
在小晕中形成的第三星族恒星往往相对效率较低，每个小晕都有一颗或少量比本地恒星质量更大的恒星，但在高红移下直接观测仍然具有挑战性。在这里，我们探讨了一种可能的机制，产生较大的集群这样的恒星：附近的电离源电离后期形成的晕，延迟其崩溃，直到晕足够大，核心可以自我屏蔽，遭受失控崩溃。我们使用一个简单但准确的辐射电离通量模型进行模拟，并证实了以前工作的基本预测：较高的电离通量可以延迟坍缩到较低的红移和较高的质量，高达原子冷却极限以上的数量级。在有限数量的运行中，我们还研究了更高分辨率的核心碎片，使用简单的估计和下沉粒子，以表明碎片的数量一般很小，最多只有几个，并且碎片上的质量吸积速率为$10^{-3}$ M $_\odot$ yr $^{-1}$。这个速率足够高，以至于主序的下降（从而抑制吸积）被延迟到恒星质量为$100-1000$ M $_\odot$，但还不足以产生质量为$\sim 10^5$ M $_{\odot}$的直接坍缩黑洞。由此产生的集群比迷你光环中产生的集群更大，但仍然可能无法在JWST盲场中轻易检测到。
2019-07-26 astro-ph.CO astro-ph.GA
The Keck Lyman Continuum Spectroscopic Survey (KLCS): The Emergent Ionizing Spectrum of Galaxies at $z\sim3$
我们提出的深光谱调查的结果，旨在量化的电离光子逃逸的恒星形成星系在z~3的统计。我们测量电离与非电离UV通量密度<f900/f1500>_obs的比率，其中f900是在[880，910] A范围内评估的平均通量密度。我们通过分析由子样本形成的高S/N复合光谱来量化电离与非电离UV通量密度的出现比，子样本具有共同的观察特性和数量，足以降低模型IGM+CGM校正中的统计不确定性，以获得<f900/f1500>_out的精确值，包括全样本平均值<f900/f1500>_out= $0.057\pm0.006$。我们进一步表明，<f900/f1500>_out随着Ly $α$静止等效宽度单调增加，从而与作为副产品的紫外发光度呈负相关。我们使用恒星光谱合成与ISM模型一起拟合合成光谱，其中恒星连续谱的一部分f_c被柱密度为N（HI）的气体覆盖。结果表明，复合光谱同时约束了（L900/L1500）_int和fc，N（HI），E（B-V），以及电离光子的绝对逃逸分数$f_{esc,abs}$的内禀性质.我们发现一个样本平均$f_{esc,abs} =0.09\pm0.01$，子样本下降沿线性关系$\langle f_{esc,abs}\rangle \sim 0.75[W(Lyα)/110 A]$。我们利用FUV光度函数、分布函数$n[W(Lyα)]$以及$W(Lyα)$和<f900/f1500…
2018-11-19 astro-ph.CO astro-ph.GA
Hubble imaging of the ionizing radiation from a star-forming galaxy at z=3.2 with fesc>50%
恒星形成星系被认为是主导z>7的宇宙再电离的主要候选源，并且在中等红移处显示莱曼连续体（LyC）泄漏的类似物的搜索是目前活跃的研究路线。我们使用F336 W滤镜中的哈勃/WFC 3在z=3.2处观察到了一个恒星形成星系，对应于730- 890 A静止坐标系，并检测到LyC发射。这个星系非常紧凑，并且有很大的氧比[OIII]5007/[OII]3727（>=10）。光学/近红外光谱和深多波段测光（包括6 Ms X射线，钱德拉）没有显示核活动。测量的电离辐射逃逸分数的范围为50-100\%，这取决于IGM衰减。在S/N=10处探测到LyC发射，m（F336 W）=27.57+/-0.11，有效半径R_e<200 pc，空间分辨良好。从光电离和辐射转移模型的预测是在这里报道的属性，表明恒星风和超新星爆炸的有核恒星形成区域可以吹空腔产生密度有界的条件下兼容的光学薄介质。不管电离辐射的性质如何，这些源在整个电磁波谱上的光谱特征对于它们在再电离时期（当LyC不可观测时）的识别至关重要。有趣的是，斯皮策/IRAC最近在z~7.5-8.5处观测到的强烈静止帧光发射（[OIII]+Hbeta）的光度特征与在该星系中观测到的相似。只有詹姆斯·韦伯太空望远镜将测量z>7的光学线比，允许与较低红移的LyC发射体进行直接比较。
2016-02-01 astro-ph.GA
Peering through the holes: the far UV color of star-forming galaxies at z~3-4 and the escaping fraction of ionizing radiation
我们的目标是研究逃逸电离辐射对高红移星系颜色选择的影响，并确定候选的莱曼连续谱（LyC）发射体。井上等人的星系际介质公式。（2014）和Bruzual&Charlot（2003）的星系合成模型已被用来正确处理紫外恒星辐射、星系际传输的随机性和电离区的平均自由程。通过打开/关闭电离辐射的逃逸分数来计算颜色轨迹。与最近的研究不同，IGM传输的仔细处理导致高红移宽带颜色选择没有显着影响。随着红移的增加，电离光子的平均自由程减小，进一步减少了LyC对宽带颜色的贡献。我们还表明，突出的LyC源可以选择在适当的条件下，通过计算零逃逸电离辐射的概率。该方法适用于从GOODS-S领域提取的星系样本。一个已知的LyC源在z=3.795被成功地恢复为LyC发射体候选者，另一个令人信服的候选者在z=3.212的报告。对这两个来源的详细分析（包括它们的变化性和形态）表明，在紫外线中，恒星和非恒星（AGN）的贡献可能是混合的。结论：2.5<z<4.5星系的经典宽带颜色选择不会阻止所选样品中包含LyC发射体。在相对明亮的星系（L>0.1L*）中，大的fesc可能是由于存在一个在任何波长都不容易探测到的微弱活动星系核。混合恒星和非恒星（AGN）的电离辐射可以共存于这些系统中，并解释了文献中报道的紫外过剩和恒星星族合成模型之间的紧张关系。
2015-02-24 astro-ph.GA
(Re)Solving Reionization with Lyα: How Bright Lyα Emitters account for the $z\approx2-8$ Cosmic Ionizing Background
来自恒星形成星系的宇宙电离发射率长期以来一直被锚定到紫外光度函数。在这里，我们介绍了一个发射率框架的基础上LY $α$发射器（LAEs），这自然是在负责电离背景的星系的子集，由于生产和逃逸的LY $α$和LyC光子之间的密切联系。利用明亮LAEs逃逸分数的约束（$L_{\rm{Lyα}}>0.2 L^{*}$）在$z\approx2$从解决的Ly $α$配置文件获得，并认为他们的红移不变性，我们表明：（i）类星体和LAE一起在$z\approx2-6$处再现了相对平坦的发射率，这是不平凡的，因为在这些时期，恒星形成密度和类星体数量密度都有很强的演化，以及（ii）在合理的假设下，LAE在$z\approx6-9$之间产生延迟和快速的再电离。在此框架内，在$z\approx3-7$之间的UV总体平均$f_{\rm{esc}}$中的$>10\times$上升自然地由于驱动具有红移的Ly $α$发射体分数增长的相同现象而出现。一般来说，LAE占主导地位的发射率产生的电离预算与紫外光度的分布中的峰值，在最新的模拟报告。使用我们采用的参数（$f_{\rm{esc}}=50\%$，$ξ_{\rm{ion}}=10^{25.9}$ Hz erg $^{-1}$为一半的明亮LAEs），一个高度电离的少数星系与$M_{\rm UV}<-17$占整个电离预算从恒星形成的星系。这种罕见星系的LyC快速闪光…
2022-03-21 astro-ph.CO astro-ph.GA
The SPHINX Cosmological Simulations of the First Billion Years: the Impact of Binary Stars on Reionization
我们提出了SPHINX宇宙学自适应网格细化模拟套件，第一个辐射流体动力学模拟，同时捕捉大规模再电离和逃逸的电离辐射从数千个解决星系。我们的$5$和$10$共同移动Mpc体积解决晕下降到原子冷却极限和模型的星际介质优于$\approx10$ pc分辨率。该项目有许多目标，以提高我们对再电离的理解，并为未来的观测做出预测。在这第一篇论文中，我们研究了如何列入双星计算恒星光度的影响再电离，相比，一个模型，只包括单星。由于通过强反馈抑制星系生长，我们的星系与星系光度函数的观测估计非常一致。我们发现，二进制有一个显着的影响，再电离的时间：与二进制，我们的盒子是$99.9$电离体积百分比在$z\approx 7$，而没有他们，我们的体积无法restored由$z=6$。这些结果对于体积大小、分辨率和反馈效率的变化是稳健的。电离辐射从各个星系逃逸的变化强烈而频繁。平均而言，双星的逃逸率为$\approx 7-10$ %，比单星高出约$3.5$倍。较高的逃逸分数是电离光度随年龄下降较浅的结果，也是较早再电离的主要原因，尽管双星较高的积分亮度也起着次主导作用。
2018-06-25 astro-ph.GA
ALMA shows that gas reservoirs of star-forming disks over the past 3 billion years are not predominantly molecular
冷氢气是星系中恒星形成的原燃料，其原子和分子相的划分是星系演化的关键量。在这封信中，我们结合了阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列和阿雷西博单碟观测，估计了大质量恒星形成星系的分子-原子氢质量比，从HIGHz调查中提取了$z\sim$ 0.2，即，一些目前已知的最大的富含气体的系统。我们发现，在这些星系中的原子和分子氢之间的平衡是类似的本地主序星盘，这意味着原子氢已占主导地位的恒星形成星系的冷气质量预算至少在过去的30亿年。此外，尽管窝藏气体水库是更典型的对象在宇宙中午，高赫兹星系主机定期旋转磁盘低气体速度色散表明，高总气体分数不一定驱动高湍流的星际介质。
2017-10-02 astro-ph.GA
Indirect Evidence for Escaping Ionizing Photons in Local Lyman Break Galaxy Analogs
早期恒星形成的星系群是宇宙再电离的主要候选者。目前还不清楚是什么条件和物理过程使相当一部分电离光子能够从这些富含气体的星系中逃逸出来。在本文中，我们提出的分析结果的HST COS远紫外光谱加上辅助多波段数据的一个样本的22个低红移星系，是很好的类似物，典型的恒星形成星系在高红移。我们测量了三个参数，提供了电离辐射逃逸的间接证据：（1）在饱和的星际低电离吸收线的核心的剩余强度。(2)蓝移莱曼α线发射的相对量，和（3）[SII]光学发射线的相对弱。我们使用这些诊断来排序我们的样品在可能的泄漏方面，注意到最近已经为我们样品中最泄漏的成员之一做出了逃避莱曼连续体的直接测量。然后，我们检查我们的排名和其他建议的诊断泄漏之间的相关性，并找到一个与莱曼α发射线的等效宽度的相关性。谈到星系的性质，我们发现与泄漏最强的相关性是与恒星形成区域的紧凑性和星系外流的速度。这表明极端的反馈-高强度的电离辐射和来自辐射和热银河风的强大压力-结合在一起，在中性气体中产生了重要的空穴。这些结果不仅揭示了电离辐射从恒星形成强烈的星系逃逸的物理机制，它们还提供了间接的观测指标，可用于高红移，直接测量逃逸的莱曼连续辐射是不可能的。
2015-08-04 astro-ph.GA
No missing photons for reionization: moderate ionizing photon escape fractions from the FIRE-2 simulations
本文给出了真实环境中的反馈项目中34个高分辨率宇宙学放大模拟星系在z>5时的氢电离光子逃逸分数（f_esc），并用电离辐射的蒙特卡罗辐射转移代码进行了后处理。我们的样品由8500个晕组成，在M_vir~10^8--10 ^$> 12} M_sun（M_star~10^4--10 ^$> 10} M_sun），z=5--12。我们发现，<f_esc>当M_vir~ 10^{9.5}-10 ^{11} M_sun时，样品平均值随晕质量的增加而增加，当M_vir>10^{11} M_sun时，样品平均值随晕质量的增加而减小。当量，<f_esc>随着恒星质量的增加而增加，直到M_star~10^8 M_sun，并在更高的质量下减少。即使应用单星恒星星族合成模型，我们也发现<f_esc>在M_star~10^8 M_sun的星系中有一个中等的~0.2。几乎一半的逃逸电离光子来自1- 300万年前的恒星，其余的来自3- 1000万年前的恒星。双星只有适度的影响，增加<f_esc>约25- 35%，逃逸光子的数量增加60- 80%。大多数泄漏的电离光子来自恒星形成活跃的区域，这些区域通常包含一个由致密壳层包围的反馈驱动的kpc尺度的超级气泡。壳层在加速的同时正在形成恒星，所以壳层中较早形成的新恒星已经在壳层内部。气泡中和壳层边缘附近的年轻恒星可以完全覆盖一些通过反馈预先清除的低柱密度路径，…
2020-08-19 astro-ph.CO astro-ph.GA
A massive stellar bulge in a regularly rotating galaxy 1.2 billion years after the Big Bang
宇宙学模型预测，在早期宇宙中形成的星系经历了一个气体吸积和恒星形成的混沌阶段，然后由于反馈过程而发生气体喷射。星系凸起可能会通过合并或内部演化而聚集在一起。在这里，我们提出了亚毫米观测（空间分辨率为700秒差距）的ALESS 073.1，一个星暴星系在红移z~5，当宇宙是12亿岁。这个星系的冷气体形成了一个规则旋转的圆盘，其非圆周运动可以忽略不计。星系旋转曲线除了需要恒星形成盘之外，还需要一个中心凸起。我们的结论是，在早期宇宙中，大质量的凸起和规则旋转的盘可以比星系形成模型预测的更快地形成。
2021-02-11 astro-ph.CO astro-ph.GA
How Do Ionizing Photons Escape from Star-Forming Galaxies?
本文探讨了电离光子从恒星形成星系逃逸的机制，指出其多尺度特性带来的观测挑战，并提出利用宜居世界天文台的紫外积分场单元光谱仪来研究这一过程。
2025-06-29 astro-ph.GA astro-ph.IM
Spiral morphology in an intensely star-forming disk galaxy more than 12 billion years ago
旋涡星系有独特的内部结构，包括恒星核球、盘和旋臂。在宇宙历史中，这些结构是何时形成的是未知的。我们分析了BRI 1335-0417的观测结果，这是遥远宇宙中一个强烈的恒星形成星系，红移为4.41。[C II]气体的运动学显示，在星系中心附近速度急剧上升，并有一个双臂螺旋形态，半径约为2至5千秒差距。我们解释这些功能是由于一个中央紧凑的结构，如隆起，旋转气体盘和螺旋臂或潮汐尾。这些特征是在大爆炸后的14亿年内形成的，远在宇宙恒星形成的顶峰之前。
2021-08-04 astro-ph.GA
Inferring the HII region escape fraction of ionizing photons from infrared emission lines in metal-poor star-forming dwarf galaxies
通过对邻近星系中电离光子的ISM孔隙度进行定量分析，可以加深我们对导致莱曼连续统光子从星系中泄漏的机制的理解。具有低金属和尘埃含量的原始星系已被证明比其高金属含量的对应物具有更大的斑块和多孔的ISM。这种特殊的结构在多大程度上有助于电离光子的泄漏仍有待定量研究。为了解决这些问题，我们建立了一个精细的网格模型，包括密度有界的区域和X射线源的可能贡献。使用MULTIGRIS，一个新的贝叶斯代码的基础上Monte Carlo抽样，我们结合模型作为部门在各种假设下提取的概率密度分布的参数和推断相应的逃逸分数从H II区域（fesc，HII）。我们应用这个新的代码的样本39个著名的本地恒星爆发矮星系的矮星系调查。我们证实了以前的结果暗示在低金属丰度星系的ISM电离光子的孔隙度增加，并提供，第一次，定量预测fesc，HII。预测的fesc，HII的低金属量的对象跨越一个大范围的值，高达60%，而更多的金属丰富的星系推导出的值是全球较低。我们还研究了逃逸分数的其他参数的影响，并发现特定的恒星形成率最好的相关性与fesc，HII。最后，我们提供了观测的线比，可以用来作为示踪剂的光子逃离密度有界的区域。虽然这种多部门建模仍然过于简单，无法完全捕捉ISM的复杂性，但它可以用于预选星系样本，根据当前和即将到来的光谱数据，在未解决的本地和高红移星系的调查电离光子的潜在泄漏。
2022-08-09 astro-ph.GA
The production and escape of Lyman-Continuum radiation from star-forming galaxies at z~2 and their redshift evolution
我们研究了电离光子的产生率的588 H PDMATHAMM发射体（HAE）和160莱曼-PDMATHAMM发射体（LAES）在PDMATHAMN在COSMOS领域，以评估隐含的发射率从星系，根据他们的紫外光度。通过用GALEX/ $NUV$数据探索静止框架莱曼连续统（LyC），我们通过中值（平均值）叠加找到f $_{\rm esc} < 2.8\, (6.4)$ %。通过结合H $α$光度密度与IGM发射率测量的吸收研究，我们发现一个全球平均的$\langle$ f $_{\rm esc}\rangle$的$5.9^{+14.5}_{-4.2}$ %在$z=2.2$，如果我们假设HAE是电离光子的唯一来源。我们发现在$z\approx3-5$处的全局$\langle$ f $_{\rm esc}\rangle$的类似低值，也排除了在$z<5$处的高$\langle$ f $_{\rm esc}\rangle$。这些低逃逸分数使我们能够测量$ξ_{ion}$，即每单位紫外光光度产生的电离光子数，并研究这如何取决于星系的性质。我们发现HAE的典型$ξ_{ion} \approx 10^{24.77\pm0.04}$ Hz erg $^{-1}$和LAE的典型$ξ_{ion} \approx 10^{25.14\pm0.09}$ Hz erg $^{-1}$。LAE和低质量HAE在$z=…
2016-11-15 astro-ph.CO astro-ph.GA
Fully Coupled Simulation of Cosmic Reionization. III. Stochastic Early Reionization by the Smallest Galaxies
以前我们发现了一类新的早期星系，我们估计贡献了30%的电离光子负责再电离。这些是$M_h =10^{6.5}-10^{8} M_{\odot}$范围内的低质量晕，是由之前Pop III恒星形成的超新星喷出物化学富集的。尽管它们的恒星形成率很低，但这些金属冷却晕（MC）是电离辐射的重要来源，特别是在再电离开始时，由于它们的高数密度和电离逃逸分数。在这里，我们提出了一个完全耦合的辐射流体动力学模拟的再电离，包括这些MC以及更大质量的氢原子线冷却晕。我们的方法很新颖：我们在辐射流体动力学模拟的基础上进行了晕的寻找，并使用从银河系分辨文艺复兴模拟中测量的概率分布函数（PDF）将逃逸的电离通量分配给晕。PDF捕获了电离逃逸分数的质量依赖性以及晕正在积极形成恒星的概率。对于MC，再电离开始的时间要早于只包含$10^8 M_{\odot}$及以上的晕的情况，然而再电离完成时的红移只受到轻微的影响，因为这是由更大质量的星系驱动的。由于恒星的形成是间歇性的MC，再电离的最早阶段表现出随机性，与小H II区域形成和重组。只有到后来，一旦质量为$\sim 10^9 M_{\odot}$或更大的晕开始主导电离发射率，再电离才能以从以前的研究中推导出的通常方式顺利进行。在我们的模拟中，这发生在$z\approx 10$。
2018-09-22 astro-ph.CO astro-ph.GA
Escape of ionizing radiation from high redshift dwarf galaxies: role of AGN feedback
虽然低质量的恒星形成星系通常被认为是再电离的主要驱动力，但它们对宇宙紫外线背景的实际贡献仍然不确定，主要是因为电离光子的逃逸分数仅受到很差的限制。理论研究表明，有效的超新星反馈是创造电离辐射可以逃逸到星系际介质的路径的必要条件。我们调查的可能性，吸积超大质量黑洞在早期矮星系可能会提供额外的反馈和增强电离辐射泄漏。我们使用一系列高分辨率的宇宙辐射流体动力学模拟，我们隔离不同的反馈源。我们发现超新星反馈阻止了黑洞的增长，从而淬灭了与之相关的反馈。即使在黑洞可以生长的情况下，星际介质的结构也受到超新星反馈的强烈控制。我们的结论是，在矮星系制度，超大质量黑洞似乎并没有发挥重要作用，提高逃逸分数，并在早期的紫外线背景。
2017-12-15 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
Escape fraction of ionizing photons from high-redshift galaxies in cosmological SPH simulations
结合三维辐射转移（RT）计算和宇宙学SPH模拟，研究了z=3-6的高红移星系电离光子逃逸率（f_esc）.我们的模拟覆盖了晕的质量范围M_h = 10^9 - 10^12 M_sun。我们用真实辐射转移（ART）程序对几百个模拟星系进行了后处理，研究了fesc对晕质量的依赖性。在本文中，我们仅限于从每个暗物质晕中的本地恒星星族的恒星辐射传输。我们发现，随着晕质量的增加，平均fesc急剧下降，与一个大的分散较低的质量晕。Mh ~ 10^9 Msun的低质量晕具有较大的fesc值（平均值约为0.4），而Mh ~ 10^11 Msun的大质量晕具有较小的fesc值（平均值约为0.07）。这是因为在我们的模拟中，大质量晕在气体分布中显示出更多的团块结构，恒星形成区域嵌入这些团块中，使得电离光子更难逃逸。另一方面，在低质量晕中，由于年轻星团的位置偏离了暗物质晕的中心，经常会出现高度电离气体的锥形区域，这使得电离光子比在高质量晕中更容易逃逸。通过计算逃逸电离光子的数量，我们证明了恒星形成星系可以在z=3-6时包围星系际介质。电离光子的主要贡献者是Mh < 10^10 Msun的晕，这是由于它们的高fesc。f_esc的大的分散表明，在再电离的早期阶段，即使具有相同的质量，在晕周围也可能存在不同尺寸的H{ \sc ii}气泡。我们还研究了紫外背景辐射场对fesc的影响，使用简单的，四种不同的紫外…
2010-11-11 astro-ph.CO astro-ph.GA
The dust properties of star-forming galaxies in the first billion years
本文回顾了 ALMA 对宇宙最初十亿年内星系尘埃发射的观测结果，重点介绍了 REBELS 项目在 z~7 星系中的发现，揭示了早期星系尘埃的独特性质及完全被尘埃遮蔽的星系种群等意外结果。
2022-11-02 astro-ph.GA
Stellar Population Effects on the Inferred Photon Density at Reionization
恒星星族与其辐射周围环境的电离通量之间的关系对星系际介质的演化有着深刻的意义。我们量化的电离通量所产生的合成恒星星族，其中包括相互作用的双星演化。我们确定，这些表明电离通量在0.05 < Z < 0.3 Z_sun时增加了60%，在近太阳金属丰度时增加了10%-20%，相对于恒星孤立演化的恒星形成种群。电离通量与1500 A连续谱和紫外光谱斜率等观测量的关系对恒星星族的年龄、恒星形成历史和初始质量函数等属性很敏感。对于一个形成1 M_sun/年^{-1}的星系，在恒星形成开始后> 1亿年观测到的，我们预测能够电离氢的光子的产生率，在Z = Z_sun时N_ion = 1.4 x 10^{53} s^{-1}，在0.1 Z_sun时为3.5 x 10^{53} s^{-1}，假设初始质量函数类似Salpeter。我们评估了这些问题对星系际介质电离的影响，发现已知的星系群可以将宇宙的电离状态维持到z ~ 9，假设它们的光度函数继续到M_UV =-10，在z ~ 2 - 5处对星系际介质的约束可以满足4 - 10 μ m的适度莱曼连续谱光子逃逸分数。24%，取决于假定的金属丰度。
2015-12-03 astro-ph.CO astro-ph.GA
Milky Way Star Forming Complexes and the Turbulent Motion of the Galaxy's Molecular Gas
我们分析斯皮策GLIMPSE，MSX和WMAP图像的银河系，以确定8微米和自由的银河系中的源。在88个WMAP源中，有72个在GLIMPSE和MSX巡天中被覆盖，适合识别大质量恒星形成复合体（SFC）。我们测量的SFCs的电离光度函数，并研究它们在银河系的分子气体的湍流运动中的作用。我们发现银河系的自由-自由总通量f_v = 46177.6 Jy，其中72个WMAP源在全覆盖范围为8微米的情况下占34263.5 Jy（~75%），这两个测量都是在ν= 94 GHz（W波段）进行的。我们发现，共有280个SFC，其中168个具有独特的运动学距离和自由的光度。我们使用一个简单的模型，恒星形成的径向分布估计的自由和电离光度的来源缺乏距离测定。经尘埃校正后的总电离光度为Q = 2.9 \pm 0.5 x 10^53光子/秒^-1，这意味着银河系恒星的形成速率为1.2 \pm 0.2 M_{\sun}/年^-1。我们提出的（电离）的亮度函数的SFC，并表明，24个源发出一半的电离光度的银河系。SFC在GLIMPSE或MSX图像中表现为气泡;与气泡壁相关的径向速度使我们能够推断气泡的膨胀速度。我们计算的气泡膨胀的动力学光度，并比较它的内部分子盘的湍流光度。发射80%的银河系自由-自由光度的SFC产生的动力学光度等于内分子盘湍流光度的65%。这表明气泡的膨胀是银河系内部分子气体湍流运动的主要驱动…
2012-04-18 astro-ph.GA
The ionizing photon production efficiency of star-forming galaxies at $z\sim 4-10$
本研究利用JWST数据中761个z≈4-10星系样本的巴耳末线，测量电离光子产生效率ξ_ion，发现其随红移增加、随恒星质量降低而升高，低质量、高sSFR、暗弱及高EW([OIII])星系是更高效的电离光子产生者。
2025-05-23 astro-ph.GA
A Deep HST Search for Escaping Lyman Continuum Flux at z~1.3: Evidence for an Evolving Ionizing Emissivity
我们获得了15个z~1.3的星暴星系在GOODS场中的深哈勃空间望远镜远紫外图像，以寻找逃逸的莱曼连续谱光子。这些是在这么大的面积（4.83弧分^[2]）上拍摄到的最深的远紫外图像（m_{AB} =28.7，3σ，1”直径），并为任何红移的星系提供了最佳的逃逸分数约束。我们没有探测到任何单独的星系，3σ极限的莱曼连续统（~700 μ m）通量比静止坐标系UV（1500 μ m）连续统通量暗50- 149倍（以f_nu计）。校正平均IGM衰减（因子~2）以及恒星固有的莱曼破裂（~3），这些限制转化为相对逃逸分数限制f_{esc,rel} <[0.03，0.21]。叠加极限为f_{esc,rel}（3σ）<0.02。我们使用蒙特卡罗模拟来正确解释IGM不透明度的预期分布。当包括以前的调查在z~1.3的限制，我们发现，在95%的置信水平，不超过8%的恒星形成星系在z~1.3可以有相对逃逸分数大于0.50。或者，如果大多数星系的逃逸莱曼连续统很小，但不为零，那么逃逸分数不可能超过0.04。叠加极限和来自蒙特卡罗模拟的极限两者均表明，在z~1.3处的平均电离发射率（相对于非电离UV发射率）显著低于在z~3处的莱曼断裂镓（LBG）中观察到的。如果恒星形成星系的电离辐射率实际上随红移而增加，这将有助于解释IGM在z>4时的高光电离率和星系际介质在z>6时的再电离率。[删节]
2010-01-19 astro-ph.CO astro-ph.GA
Neutral Atomic Hydrogen in a Star-forming Galaxy 7 Billion Years Ago
University of the Witwatersrand（威特沃特斯兰德大学）；University of Pretoria（比勒陀利亚大学）；Rhodes University（罗德岛大学）；South African Radio Astronomy Observatory（南非射电天文观测台）；University of Western Australia（西澳大利亚大学）；SKA Observatory（平方公里阵列望远镜观测站）；University of Oxford（牛津大学）
利用MeerKAT射电望远镜探测到红移0.725处引力透镜星系的中性原子氢21cm发射，发现其气体消耗时间显著短于本地星系，表明强引力透镜结合现代厘米波设施能揭示早期典型星系的气体演化。
2025-11-03 astro-ph.GA
Observable and ionizing properties of star-forming galaxies with very massive stars and different IMFs
本研究结合定制化恒星演化与大气模型，计算含超大质量恒星（VMS）的星系SED，发现VMS显著提升紫外光度与电离光子产量，且高红移星系IMF可能延伸至VMS区间但比Salpeter更平坦。
2024-12-03 astro-ph.GA
The extended HeII4686-emitting region in IZw18 unveiled: clues for peculiar ionizing sources
新的积分场光谱已经获得了IZw 18，附近的最低金属丰度星系被认为是我们最好的本地模拟系统形成在高z。在这里，我们报告的空间分辨光谱图的星云HeII 4686发射在IZw 18，从我们第一次推导出其总的HeII电离通量。星云HeII辐射暗示了硬辐射场的存在。HeII发射体被观察到更频繁的高Z星系比本地对象。因此，研究IZw 18中的HeII电离源可能会揭示高Z下的电离过程。恒星形成星系中的HeII辐射，被认为主要与沃尔夫-拉叶星（WRs）有关，但WRs不能令人满意地解释任何时候的HeII电离，特别是在最低金属丰度时。来自超新星遗迹或X射线双星的冲击波被认为是HeII电离光子的额外潜在来源。我们的数据表明，传统的HeII电离源（WR，冲击，X射线双星）是不足以解释所观察到的星云HeII 4686在IZw 18发射。我们发现，无论是低金属丰度超大质量O型星或旋转的无金属恒星模型预期的HeII电离辐射可以解释测量的HeII电离预算，而只有后者的模型可以解释的最高值HeII 4686/Hbeta观察。IZw 18中存在这种特殊的恒星是有启发性的，需要进一步的研究。这封信强调了早期宇宙的一些线索可以在我们的宇宙后院找到。
2015-02-02 astro-ph.GA
Dust and Gas in Star Forming Galaxies at z~3 - Extending Galaxy Uniformity to 11.5 Billion Years
我们目前的毫米尘埃发射测量的两个莱曼Break星系在z~3和构建的第一次完全采样的红外光谱能量分布（SED），从中红外到瑞利-金斯尾巴，单独检测，无透镜，紫外选择，主序星（MS）星系在$z=3$。这两个源的SED模型证实了以前的研究结果，根据堆叠的合奏，增加的平均辐射场<U>的红移，与快速减少气体金属在z > 2星系一致。补充我们的研究与CO[3-2]发射线观测，我们测量的分子气体质量（M_H2）水库的系统使用三个独立的方法：1）CO线观测，2）灰尘与气体的质量比与金属丰度的关系和3）一个单一的频带，灰尘排放通量的瑞利-金斯一侧的SED。所有的技术返回一致的M_H2估计在一个因素的2或更少，产生气体耗尽的时间尺度（τ_dep ~ 0.35 Gyrs）和气体-恒星质量比（M_H2/M* ~ 0.5-1）为我们的z~3大质量MS星系。我们星系的整体性质与在较低红移下建立的趋势和关系一致，延长了过去115亿年来恒星形成星系的明显均匀性。
2017-05-17 astro-ph.GA
Feedback and Star Formation Efficiency in High-Mass Star-Forming Regions
I. Physikalisches Institut, Universität zu Köln（科隆大学第一物理研究所）；Center for data and simulation science, University of Cologne（科隆大学数据与模拟科学中心）；Department of Physics, National Cheng Kung University（国立成功大学物理系）；Institute of Astronomy and Astrophysics, Academia Sinica（中央研究院天文及天文物理研究所）；Astronomical Institute of the Czech Academy of Sciences（捷克科学院天文研究所）
本研究使用FLASH代码开展秒差距尺度湍动核引力坍缩模拟，纳入多类辐射反馈与化学过程，探究分辨率、初始条件对大质量恒星形成效率的影响，发现恒星反馈决定最终SFE。
2025-11-18 astro-ph.GA astro-ph.SR
Determining the escape fraction of ionizing photons during reionization with the GRB derived star-formation rate
在分析星系再电离时代和早期星系形成的过程中，逃逸出宿主星系并因此能够吸收星系间介质（IGM）中氢的电离光子的比例是一个关键参数。再电离历史的研究通常会受到高红移星系将质量转化为恒星的效率和电离光子逃逸分数之间的未知值的简并。最近的伽马射线暴（GRB）测量的恒星形成率密度在再电离提供了第一个机会，打破这种简并。我们面对一个半解析模型与GRB衍生的恒星形成率，以及观测的Ly-alpha森林和CMB的再电离。假设在恒星形成星系中产生的紫外光子主导再电离过程，我们证明了对于我们的基准模型，来自高红移星系的电离光子的逃逸分数为~5% [log（f_esc）=-1.35+/-0.15（68%）]。该值相对于建模中的不确定性是相当稳定的，包括辐射反馈的实施、演化逃逸分数的可能性以及IMF的未知形状，这些因素对逃逸分数值的额外系统不确定性的贡献总计约为0.2 dex。
2009-08-03 astro-ph.CO astro-ph.GA
A Multiwavelength Assessment Disfavoring the X-ray Binary Origin of He III Regions in Metal-Poor Star-Forming Dwarf Galaxies
University of Nevada, Reno（内华达大学雷诺分校）；Nevada Center for Astrophysics（内华达天体物理中心）；INAF - Osservatorio Astrofisico di Torino（意大利国家天体物理研究所都天文台）；The University of Sydney（悉尼大学）；Greenhill Observatory（格林希尔天文台）；University of Michigan（密歇根大学）；Université de Strasbourg（斯特拉斯堡大学）；Catholic University of America（美国天主教大学）
研究通过Chandra X射线观测发现，金属贫乏矮星系中He II发射线所需的硬电离辐射无法由常规恒星群解释，表明需要额外或替代的硬EUV辐射源。
2026-05-07 astro-ph.GA astro-ph.HE
Fluctuating feedback-regulated escape fraction of ionizing radiation in low-mass, high-redshift galaxies
低质量星系被认为提供了宇宙再生所需的大部分电离辐射。逃离星系的光子数量在理论上没有得到很好的限制，也很难通过观测来测量。然而，它是再电离模型的一个基本参数。我们详细研究了电离辐射如何从高红移星系泄漏。为此，我们使用了一系列高分辨率的辐射流体动力学模拟，在宇宙学背景下放大三个矮星系。我们发现，从超新星爆炸的能量和动量输入有一个调节逃逸分数的关键作用，通过破坏致密的恒星形成团块，并清除在晕视线。在没有超新星的情况下，光子被吸收得非常局部，在大质量恒星的诞生云中。我们遵循逃逸分数的时间演化，并发现它可以变化超过六个数量级。这解释了先前研究发现的逃逸分数值的大分散性。这种快速的变化也影响了再电离源的可观测性：即使像$M_{\rm UV} = -14$这样深的调查也会错过大约一半的莱曼连续辐射源。
2017-05-02 astro-ph.CO astro-ph.GA
An Over-Massive Black Hole in a Typical Star-Forming Galaxy, 2 Billion Years After the Big Bang
超大质量黑洞（SMBH）和它们的宿主星系通常被认为是共同进化的，因此SMBH在今天达到了宿主星系质量的0.2%到0.5%。从不断增长的SMBH发出的辐射预计会影响整个宿主星系的恒星形成。这种情况在早期宇宙时代的相关性尚未确定。我们目前的光谱观测的星系在红移z = 3.328，其中主机的积极吸积，极其巨大的BH，在其最后阶段的增长。SMBH的质量大约是整个宿主星系质量的十分之一，这表明它比宿主星系增长得更有效，与同步共同进化的模型相反。尽管存在SMBH驱动的气体外流，但宿主星系正在以激烈的速度形成恒星。
2015-07-08 astro-ph.GA astro-ph.HE
Detection of He++ ion in the star-forming ring of the Cartwheel using MUSE data and ionizing mechanisms
在这里，我们报告的检测星云HeII 4686线在32个HII地区的贫金属碰撞环星系车轮使用多单元光谱探测器（MUSE）数据集。测得的I（HeII 4686）/I（H β）比值范围为0.004 - 0.07，平均值为0.010+/-0.003。这32个HII区域中有10个与超发光X射线（ULX）源的位置一致。我们利用重要诊断线的通量比和简单恒星星族（SSP）光电离的结果来研究He+电离的可能物理机制。我们发现，大部分区域（27）与星团在其Wolf-Rayet（WR）阶段的光电离一致，初始电离参数为-3.5<logU<-2.0。然而，在任何光谱中都没有检测到WR星的特征性特征--蓝凸（BB）。我们证明，这种非检测是由于相对较低的等效宽度（EW）的BB在金属贫乏的SSP，尽管包含足够数量的WR星再现观察到的I（HeII 4686）/I（Hbeta）的比率为1.5%，在车轮金属丰度Z=0.004。与ULX源重合的WR相中的HII区域不显示X射线源电离的线比特征。然而，ULX源可能在五个区域中的两个（#99，144）中的不处于WR相的He+的电离中起作用。辐射冲击电离以及电离光子选择性泄漏通道的存在是#17和#148中可能的场景，这两个区域具有最高的I（HeII 4686）/I（H β）比值。
2023-01-08 astro-ph.GA
Ultraviolet spectra of extreme nearby star-forming regions --- approaching a local reference sample for JWST
附近的矮星系提供了一个独特的实验室，在其中测试低于$Z_\odot/2$的恒星种群模型。这些测试对于解释近年来在$z>6$检测到的令人惊讶的高电离紫外线发射特别重要。我们目前的HST/COS紫外光谱的10个附近的贫金属恒星形成星系选择显示氦II发射的SDSS光谱。这些目标的气相氧丰度（$7.8<12+\log\mathrm{O/H}<8.5$）几乎是一个指数，并且呈现出一致的大比恒星形成率（sSFR $\sim 10^2$ $\mathrm{Gyr}^{-1}$）。紫外光谱证实，贫金属恒星群体可以在高电离紫外线的极端星云发射功率，达到C III]等效宽度相比，在$z\sim 6-7$的系统中看到的。我们的数据揭示了一个显着的过渡，在UV光谱特性与金属丰度降低，与系统低于$12+\log\mathrm{O/H}\lesssim 8.0$（$Z/Z_\odot \lesssim 1/5$）提出最小的恒星风的功能和突出的星云发射在He II和C IV。这是一致的电离光子生产超出了$\mathrm{He^+}$电离边缘相对于H-电离通量的金属丰度低于五分之一太阳，远远超过标准的恒星人口合成预测的数量级增加。我们的研究结果表明，经常被忽视的高能辐射源，如剥离的二元产品和非常大质量的O-星产生更尖锐的变化，在电离光谱的金属丰度比预期的减少。因此，星云发射的C IV和He II由这些恒星提供动力…
2017-08-22 astro-ph.GA
Gravitational lensing reveals ionizing ultraviolet photons escaping from a distant galaxy
在再电离时期，早期宇宙中的中性气体被第一个星系中的年轻恒星发出的硬紫外线电离。要做到这一点，电离紫外光子必须逃离宿主星系。我们提出了哈勃太空望远镜观测的引力透镜星系PSZ 1-ARC G311.6602-18.4624，揭示了明亮的，多重成像电离光子逃逸从一个紧凑的恒星形成区域通过一个狭窄的通道在光学厚气体。引力透镜放大图显示了电离光子如何逃离这个星系，从而促成宇宙的再电离。源的多条视线探测星系际中性氢的吸收，其尺度不超过几百秒差距，甚至可能小于10秒差距。
2019-11-08 astro-ph.GA
Ionization of HeII in star-forming galaxies by X-rays from cluster winds and superbubbles
在恒星形成星系中的HeII星云发射源的性质仍然存在争议，各种类型的天体都被考虑过，包括沃尔夫-拉叶星，X射线双星和第三星族星。现代X射线观测显示，在恒星形成的星系中到处都有热气体。我们使用碰撞电离等离子体代码来计算特定的HeII电离热气体产生的通量，并表明，如果它的温度不是太高（小于2.5 MK），那么所观察到的软扩散X射线辐射水平可以解释HeII电离星系。为了从物理上理解这一结果，我们提出了一个模型，该模型将星系团风和热超级气泡的流体动力学与星系中年轻大质量星系团的观测种群相结合。我们发现，在低金属丰度星系，热气体的温度较低，HeII电离光子的生产率较高相比，高金属丰度星系。原因是在低金属量星系中，大质量恒星的恒星风较慢，在周围介质中输入的机械能较少。此外，我们表明，星系中年龄高达10-20万年的星团合奏可以产生足够的软X射线，以诱导星云HeII辐射。我们讨论的模板低金属丰度星系I ZW 18的观测，并建议在这个星系的HeII星云是由一个热的超级气泡。最后，欣赏恒星反馈的复杂性，我们认为，软X射线从热超级气泡的HeII电离通量在低金属丰度恒星形成星系的主要来源之一。
2022-03-09 astro-ph.GA
Simulating Star Clusters Across Cosmic Time: II. Escape Fraction of Ionizing Photons from Molecular Clouds
我们计算的氢和氦电离辐射逃逸恒星形成的分子云，作为一个功能的星团质量和紧凑性，使用一套高分辨率的辐射磁流体动力学模拟恒星形成的自引力，湍流分子云。在He，Ricotti和Geen（2019）提出的这些模拟中，单个大质量恒星的形成得到了很好的解决，并且它们在主序列上的紫外辐射反馈和寿命被自洽地建模。我们发现，电离辐射从分子云，$\langle f_{\rm esc}^{\scriptscriptstyle \rm MC}\rangle$逃逸分数，随着星团的质量增加，并减少紧凑性。分子云的密度通常在本地宇宙中发现，其$\langle f_{\rm esc}^{\scriptscriptstyle \rm MC}\rangle$可以忽略不计，范围在$0.5\%$到$5\%$之间。密度为10倍的分子云含有$\langle f_{\rm esc}^{\scriptscriptstyle \rm MC}\rangle \approx 10\%-20\%$，而密度为10倍的分子云含有$100\times$，它产生球状星团的祖先。我们发现，$\langle f_{\rm esc}^{\scriptscriptstyle \rm MC}\rangle$增加气体金属丰度降低，即使忽略尘埃消光，由于较强的辐射反馈。然而，逃逸电离光子的总数随着金属丰度的降低而减少，因为恒星形成效率降低。我们的结论是，在$…
2020-01-16 astro-ph.GA
Evidence for Mature Bulges and an Inside-out Quenching Phase 3 Billion Years After the Big Bang
现今大多数恒星质量为$\geq10^{11}$太阳质量的星系都没有恒星形成过程，而是致密的球状体。100亿年前，同样巨大的星系通常以每年数百个太阳质量的速度形成恒星。有争议的是恒星形成是如何停止的，在哪个时间尺度上，以及这种“淬火”如何与致密球体的出现有关。我们用$\sim1$千秒差距分辨率测量了红移2.2的恒星形成星系中恒星质量和恒星形成速率面密度分布。我们发现，在质量最大的星系中，恒星的形成是从内到外的淬灭，在内部区域的时间尺度不到10亿年，在外部磁盘中长达数十亿年。这些星系在大半径处维持着高恒星形成活动，同时在它们的核心中拥有完全生长和已经淬火的凸起。
2015-04-15 astro-ph.GA
Emission-line Diagnostics at $z\gtrsim 2$: A Probe of the Ionizing Spectrum and $α$ Enhancement Beyond Cosmic Noon
University of California, Los Angeles（加州大学洛杉矶分校）；Steward Observatory, University of Arizona（亚利桑那大学斯图尔德天文台）；Cosmic Dawn Center (DAWN)（宇宙黎明中心）；Niels Bohr Institute, University of Copenhagen（哥本哈根大学尼尔斯玻尔研究所）；University of Kentucky（肯塔基大学）；Department of Physics & Astronomy, University of California, Riverside（加州大学河滨分校物理与天文学系）
通过分析828个星系的发射线比值，发现红移约3.5时离子化光谱更硬，导致星系形成区域在BPT图和O32-R23图上移动，揭示了ISM离子化条件与恒星化学丰度模式的联系。
2026-03-26 astro-ph.GA
Probing the Dragonfish star-forming complex: the ionizing population of the young massive cluster Mercer 30
最近有人声称，龙鱼星云是由一个超亮但难以捉摸的OB协会提供动力的。相反，在近红外光度测量中的系统搜索在这个天空区域发现了许多其他的星团候选者。其中，第一个被证实的年轻大质量星团是Mercer 30，在那里发现了Wolf-Rayet星。我们进行了一个新的表征，前所未有的精度，结合NICMOS/HST和VVV测光数据与多历元ISAAC/VLT的H-和K-波段光谱。大多数光谱观测到的星团成员的恒星参数是通过精确的非LTE大气模型与CMFGEN代码。我们对这个星系团的分光光度研究得出了一个新的、修正后的距离d =（12.4 ± 1.7）kpc，总的莱曼电离光子数Q = 6.70 × 10^50。通过等时线拟合发现星团年龄为（4.0 ± 0.8）Myr，由于我们对后主序群的广泛了解，估计总质量为（1.6 ± 0.6）× 10^4 Msol。因此，Mercer 30的成员身份被确认为龙鱼星形成复合体，使我们能够使用这个星团作为整个复合体的探测器，结果是非常大的（400 pc宽），位于人马座-船底座旋臂的外缘（距离银河系中心11 kpc）。龙鱼复合体拥有19个年轻的星团或候选星团（包括Mercer 30和这项工作中提出的新候选星团），估计至少有9颗沃尔夫-拉叶星。所有这些贡献的总和占至少73%的龙鱼星云电离，并留下很少或根本没有所谓的超亮OB协会的空间;其他解释进行了讨论。
2016-02-22 astro-ph.GA astro-ph.SR
JWST/NIRSpec Reveals a Small Population of Dominant Dust-Obscured Ionizing Sources in Galaxies at 1 < z < 3
The Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学）；Nanjing University（南京大学）；Space Telescope Science Institute（太空望远镜科学研究所）
本研究利用JWST/NIRSpec的近红外发射线诊断，发现1 < z < 3星系中约10%的源因尘埃消光或丰度异常导致光学与近红外电离源分类不一致，识别出遮蔽AGN等特殊天体，为理解星系电离源提供新视角。
2025-11-11 astro-ph.GA
BlastBerries: How Supernovae Affect Lyman Continuum Escape Fractions and Ionizing Photon Production in Local Analogs of High-Redshift Galaxies
University of Hawaiʻi at Hilo（夏威夷希洛大学）；NASA Goddard Space Flight Center（美国宇航局戈达德太空飞行中心）；Flatiron Institute（平坦研究所）；Gemini Observatory（双子座天文台）；NSF NOIRLab（美国国家科学基金会NOIR实验室）；University of California, Davis（加州大学戴维斯分校）；MIT Kavli Institute for Astrophysics and Space Research（麻省理工学院卡弗里天体物理与空间研究所）
研究通过分析蓝莓星系中超新星对电离光子逃逸分数和产生效率的影响，探讨超新星反馈在再电离时期的作用。
2026-02-11 astro-ph.GA astro-ph.HE
Semi-analytic forecasts for JWST -- IV. Implications for cosmic reionization and LyC escape fraction
在低质量晕中形成的星系束被认为是大爆炸后最初10亿年内宇宙再电离的主要原因。然而，这些晕在附近宇宙中形成恒星的效率极低。在这项工作中，我们解决这个明显的紧张局势，并询问是否物理动机模型的星系形成，再现了观测到的丰富的微弱星系在附近的宇宙也是一致的再电离历史上的观测约束。通过接口的圣克鲁斯半解析模型的星系形成与分析再电离模型，我们构建了一个计算效率高的管道，连接“地面水平”的星系形成物理学的“顶级”宇宙尺度观测。根据预测到$z=15$的星系群的光度特性，我们计算了星系际氢的再电离历史。我们量化的三个简并量，影响总的电离光子预算，包括星系的丰度，电离光子的内在生产率，和LyC逃逸分数。我们探索这些数量之间的协方差使用马尔可夫链蒙特卡罗方法。我们发现，我们的本地校准的模型是一致的，与所有目前可用的约束条件的再电离历史，合理的假设下的LyC逃逸分数。我们量化了不同光度的星系贡献的电离光子的比例，发现JWST NIRCam宽和深调查中预计将被检测到的星系负责产生整个EoR的电离光子的$\sim 40$ - $80\%$。这项工作中提出的所有结果都可以在https://www.simonsfoundation.org/semi-analytic-forecasts-for-jwst/上获得。
2020-06-18 astro-ph.CO astro-ph.GA
The JWST EXCELS Survey: A spectroscopic investigation of the ionizing properties of star-forming galaxies at 1<z<8
Institute for Astronomy, University of Edinburgh（爱丁堡大学天文研究所）；NSF’s National Optical-Infrared Astronomy Research Laboratory（美国国家光学-红外天文研究实验室）；Department of Astronomy, University of Massachusetts, Amherst（马萨诸塞大学阿默斯特分校天文学系）；Department of Physics & Astronomy, University of California（加州大学物理与天文学系）
本研究利用JWST数据，分析了1<z<8红移范围内恒星形成星系的离子化光子生产效率，通过多变量回归确定关键观测参数，并揭示了固有散射特性。
2025-12-01 astro-ph.GA
