Signatures of reionization feedback in the near-infrared background
星系际介质在红移$z\gtrsim 6$处的再电离预计将对居住在低质量暗物质晕中的星系产生持久的影响。由于无法吸积或保留被光加热到$T \gtrsim 10^4$ K的气体，早期宇宙中暗淡星系的恒星形成历史预计会随着它们耗尽气体供应而下降，导致星系光度函数（LF）的翻转，并可能解决本星系群中丢失卫星的问题。不幸的是，有几个挑战，以限制“再电离反馈”的经验，最值得注意的是，在低质量的星系晕本质上是暗淡的，还有其他的物理机制，能够诱导在LF翻转。在这项工作中，我们研究了一个新的签名的再电离反馈，这是在原则上不同于其他过程：作为微弱的星系被再电离淬火，他们的恒星星族被动年龄和增长的红色，而附近的明亮的星系继续形成恒星在一个增加的速度，所以保持相对蓝色。我们发现，这种对比，淬火和未淬火的星系之间诱导的规模和颜色依赖的签名，在当今的近红外背景相媲美的预期灵敏度，美国宇航局即将到来的SPHEREx任务。而纯质量抑制的模型在很大程度上影响了波长$\lesssim 2 μ\rm{m}$的信号，$\sim 5$ %水平的差异，在背景中坚持到$\sim 5 μ\rm{m}$的再电离反馈模型。最后，强度比图的功率谱表现出更大的变化，因此可能是未来分析的一个有前途的目标。
2022-05-27 astro-ph.GA
Dark-ages Reionization and Galaxy Formation Simulation - XIV. Gas accretion, cooling and star formation in dwarf galaxies at high redshift
利用一套高分辨率的宇宙学流体动力学模拟和半解析模型（SAM）研究了高红移（$z\ge5$）下矮星系形成。我们专注于气体吸积，冷却和恒星形成在这项工作中隔离相关过程的再电离和超新星反馈，这将在配套文件中进一步讨论。我们应用SAM晕合并树构建从无碰撞N体模拟共享相同的初始条件的流体动力学套件，并校准自由参数对恒星质量函数预测的流体动力学模拟在z = 5。通过比较两种模拟技术计算的恒星形成历史和气体成分，发现在早期流体动力学模拟中，低红移星系形成文献中普遍采用的半解析公式不能准确反映矮星系的性质.我们提出了3个修改SAM，将提供更准确的高红移模拟。其中包括：1）晕质量和重子分数被无碰撞N体模拟高估; 2）恒星形成效率遵循与流体动力学模拟不同的宇宙演化路径; 3）冷却速率在高红移矮星系中没有很好的定义。通过详细的流体动力学模型，对矮星系形成进行精确的半分析模型，将有助于对再电离研究所需的大量数据进行可靠的半分析预测。
2018-08-06 astro-ph.CO astro-ph.GA
The First Billion Years Project: The escape fraction of ionizing photons in the epoch of reionization
在低质量暗物质晕中形成的原星系被认为提供了重建宇宙所需的大部分电离光子，因为它们的电离光子逃逸率很高。我们研究如何在高红移星系逃逸分数涉及到的星系形成的晕的物理性质，通过计算逃逸分数超过75000晕之间的红移27和6，提取的第一个十亿年项目，高分辨率宇宙流体动力学模拟星系形成。我们发现，逃逸分数的主要约束是在半径为10 pc的恒星星族周围的气体柱密度，造成了强烈的质量依赖的逃逸分数。在维里质量低于1e8太阳质量的晕中，较低的势阱导致低的柱密度，可以被年轻恒星（年龄<500万年）的辐射穿透。在维里质量超过1e8太阳质量的晕中，超新星反馈是重要的，但在这个质量范围内，只有30%的晕的逃逸分数高于1%。我们发现了一个大范围的逃逸分数晕具有相似的属性，所造成的不同分布的致密气体的晕。这使得它很难预测的基础上的晕属性的逃逸分数，并在一个高度各向异性的逃逸分数的结果。强烈的质量依赖性，大的扩散和大的各向异性的逃逸分数可能会强烈影响再电离的拓扑结构，是目前的宇宙再电离模型应该努力考虑。
2015-07-08 astro-ph.CO astro-ph.GA
The contribution from stars stripped in binaries to cosmic reionization of hydrogen and helium
大质量恒星通常存在于双星系统中，有人认为双星系统的产物会增强恒星星族的电离辐射。我们需要精确预测二元产物，以了解和量化它们对宇宙再电离的贡献。我们调查的贡献剥离的恒星双星，因为（1）他们可以说，最好的理解产品的双星演化，（2）我们最近产生的第一个非LTE辐射转移计算这些剥离的恒星的大气，预测其电离光谱，和（3）他们是非常有前途的来源，因为他们提高电离辐射的恒星星族在后期。这使得恒星的反馈可以清除周围的环境，使更多的光子可以逃逸并进入星系际介质。结合我们对电离光谱的详细预测和一个简单的宇宙再电离模型，我们估计剥离的恒星贡献了百分之几十的光子，导致宇宙氢再电离，这取决于假设的逃逸分数。更重要的是，剥离的恒星强化了电离辐射。我们估计，光谱电离部分的光谱指数可以增加到-1，而对于单星，光谱电离部分的光谱指数小于-2。在高红移，剥离的恒星和大质量的单星结合主导的氦电离发射，但我们预计活动星系核驱动宇宙氦再电离。我们预计进一步的观测结果是：（1）恒星系统周围星系际气体的高电离态，如CIV和SiIV;（2）星系际介质的额外加热高达几千开尔文。量化这些保证了在完整的宇宙学模拟中包含剥离恒星和其他二元产物的精确模型。
2019-11-01 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.SR
Fuzzy Dark Matter as a Solution to Reconcile the Stellar Mass Density of High-z Massive Galaxies and Reionization History
本研究提出用超轻轴子构成的FDM抑制小暗晕形成，以在高恒星形成效率下同时解释JWST的z~8大质量星系质量密度与CMB再电离约束。
2023-03-01 astro-ph.CO astro-ph.GA
The predicted luminous satellite populations around SMC and LMC-mass galaxies - A missing satellite problem around the LMC?
最近在小麦哲伦云和大麦哲伦云（SMC和LMC）方向上发现了许多矮卫星星系，这引发了人们对它们起源的疑问，以及它们可以揭示星系演化理论。在这里，我们预测的麦哲伦云质量的宿主星系的卫星恒星质量函数的丰度匹配和再电离模型应用到\textit{Caterpillar}模拟。特别是集中在$50$ ~kpc的大麦哲伦星系的体积，我们预测平均4-8颗卫星与恒星质量的$M_* > 10^4\, \mathrm{M_\odot}$，3-4颗卫星与$80 < M_* \leq 3000\, \mathrm{M_\odot}$。令人惊讶的是，所有$12$目前已知的卫星候选者都有$80 < M_* \leq 3000\, \mathrm{M_\odot}$的恒星质量。解决大型卫星的缺乏和小型卫星的大量存在是一项挑战，可能需要对\mstarmhalo关系进行重大修改（陡峭，但在$10^3\, \mathrm{M_\odot}$处突然变平），对本星系群进行后期再电离（首选$z_{\rm{reion}} \lesssim 9$）和/或强潮汐剥离。我们可以更有力地预测，$\sim 53\%$的卫星在这个体积内与LMC和SMC吸积在一起，$\sim 47\%$是唯一的银河系卫星。观测孤立的大麦哲伦星系大小的场星系的卫星对于将大麦哲伦星系置于背景中以及更好地约束\mstarmhalo关系是至关重要的。在$8$ Mpc…
2017-09-04 astro-ph.GA
Notes on the Missing Satellites Problem
失踪卫星问题（MSP）广义上是指与本星系群中已知的卫星星系相比，预测的冷暗物质（CDM）子晕过多。对MSP最流行的解释是，宇宙中最小的暗物质晕在形成恒星时效率极低。从这个观点来看，问题是要确定使小晕变暗的反馈源，并确定任何明显的质量尺度，在那里星系形成的效率发生截断。近年来，近场宇宙学最令人兴奋的发展之一是发现了一个新的围绕银河系和M31运行的人口卫星星系。在不到十年的时间里，宽视场、高分辨率的恒星巡天已经使矮卫星的数量增加了一倍多，揭示了一群比一些星团更不明亮的超暗星系。这是第一次，有经验的理由相信，在本星系群中确实存在失踪的卫星星系，潜伏在我们无法探测到它们的地方，或者只是居住在尚未被调查的天空区域。运动学研究和完整性校正研究似乎指向一个特征的卫星subhalos，是相当接近的质量尺度，光电离和原子冷却应限制星系形成的潜在深度。与这种解释相关的更紧迫的问题之一是理解限制我们探测最低质量星系的能力的选择偏差。质量最小的卫星晕很可能拥有表面亮度非常低的隐形星系，这可能是寻找再电离时代低质量化石的重要限制。
2010-09-23 astro-ph.CO astro-ph.GA
Constraining the UV emissivity of AGN throughout cosmic time via X-ray surveys
星系际介质中氢再电离的宇宙学过程被认为是由恒星形成星系和电离活动星系核（AGN）发射的紫外光子驱动的。类星体对$z>4$ HI再电离的贡献传统上被认为是很小的。然而，这一观点最近受到了更高的暗端紫外光度函数（LF）的新估计的挑战。为了在$z<6$对活动星系核的发射率设置更严格的限制，我们在这里利用完整的X射线选择的样品，包括深钱德拉和新的COSMOS数据，能够有效地测量1 ryd的同动活动星系核的发射率高达$z\sim5-6$和下降到5个星等比目前的光学调查探测，没有任何光度外推。对于$M_{1450}\leq -23$，我们发现logN $\rm{_H}\lesssim21-22$ cm $^{-2}$ X射线LF和光选类星体LF在所有红移处都有很好的一致性。logN $\rm{_H}\lesssim21-22$ cm $^{-2}$ LF（$M_{1450} \leq -17$）的整个范围然后被用来量化活动星系核对维持宇宙电离所需的光子预算临界值的贡献。我们发现活动星系核在$z = 6$的电离贡献很小，只有1%~ 7%，很可能不会超过30%，从而排除了活动星系核主导再电离的可能性。
2016-10-05 astro-ph.CO astro-ph.GA
Breaking Through the Cosmic Fog: JWST/NIRSpec Constraints on Ionizing Photon Escape in Reionization-Era Galaxies
University of Geneva（日内瓦大学）；Niels Bohr Institute, University of Copenhagen（哥本哈根大学尼尔斯·玻尔研究所）；Cosmic Dawn Center (DAWN)（宇宙黎明中心（DAWN））；Max Planck Institut für Astrophysik（马克斯·普朗克天体物理研究所）；Max-Planck-Institut für Astronomie（马克斯·普朗克天文学研究所）；The University of Texas at Austin（德克萨斯大学奥斯汀分校）
通过JWST/NIRSpec深空谱分析，研究再电离时期星系离子化光子逃逸分数，发现约10%的平均逃逸率，为理解宇宙再电离提供关键约束。
2025-07-01 astro-ph.GA
Mapping Obscuration to Reionization with ALMA (MORA): 2mm Efficiently Selects the Highest-Redshift Obscured Galaxies
我们目前的最大的阿塔卡马大毫米和亚毫米阵列（ALMA）空白领域连续调查进行的最新，映射遮蔽再电离与ALMA（MORA）调查覆盖184弧分$^2$在2毫米的特点。在13个探测到的$σ$高于5的星系中，有12个是来自星系的辐射，其中11个主要是冷尘埃辐射。这些源的中位红移为$\langle z_{\rm 2mm}\rangle=3.6^{+0.4}_{-0.3}$，主要基于光学/近红外（OIR）光度红移和一些光谱红移，其中77个$\pm$为$z>3$源的11%，38个$\pm$为$z>4$源的12%。这意味着2 mm选择是识别最高红移尘埃恒星形成星系（DSFG）的有效方法。较低红移的DSFGs（$z<3$）比$z>3$中的DSFGs多得多，但可能会在2 mm处退出。MORA表明，恒星形成率超过300 M $_\odot$ yr $^{-1}$的DSFG和相对稀少的$\sim$ 10 $^{-5}$ Mpc $^{-3}$对$3<z<6$之间的综合恒星形成率密度贡献了30%。2 mm选定的DSFG的体积密度与一些宇宙学模拟的预测一致，并且与其假设后代的体积密度相似：$z>2$的大质量静止星系。MORA源的光谱能量分布的分析提示在陡峭的气象测量的灰尘比典型的文献研究，与$\langleβ\rangle=2.2^{+0.5}_{-0.4}$发射率指数。MORA调查代表了在宇宙最初几十亿年中进…
2021-10-13 astro-ph.CO astro-ph.GA
Pegasus W: An Ultra-Faint Dwarf Galaxy Outside the Halo of M31 Not Quenched by Reionization
我们报告发现了一个超暗矮星系，飞马座W，位于银河系M31系统的远侧，在M31的维里半径之外。该星系的距离是915（+60/-91）kpc，使用哈勃太空望远镜光学成像中确定的水平分支（HB）恒星的光度测量。该星系的半光半径（r_h）为100（+11/-13）pc，M_V =-7.20（+0.17/-0.16）等，现在的恒星质量为6.5（+1.1/-1.4）x 10^4 Msun。我们在色星等图（CMD）中发现了可能比5亿年年轻的源，这表明UFD星系中的恒星形成较晚，尽管需要进一步的研究来确认这些是星系中真正的年轻恒星。用恒星演化数据库拟合CMD，发现飞马座W具有较长的恒星形成历史。使用tau_90度规（定义为星系形成90%恒星质量的时间尺度），该星系在7.4（+2.2/-2.6）Gyr前才熄灭，这与M31的一些UFD卫星的熄灭时间尺度相似，但比银河系的UFD卫星要近得多。这样的晚期淬灭与再电离预期的更快的时间尺度不一致，并表明飞马座W虽然目前不是M31的卫星，但仍然被环境过程缓慢淬灭。
2023-01-24 astro-ph.GA
Spatially Resolving the Fundamental Elements of Reionization in Galaxies
针对星系再电离中LyC逃逸机制不明的问题，提出利用宜居世界天文台进行空间分辨光谱观测，以直接探测LyC逃逸并建立局部与高红移过程的联系。
2025-07-08 astro-ph.GA
On the Connection between Supermassive Black Hole and Galaxy Growth in the Reionization Epoch
超大质量黑洞（SMBH; $\mathcal{M}_{\rm BH}$）和它们的宿主星系（$\mathcal{M}_\star$）在再电离时期的质量之间的相关性为它们的早期生长提供了有价值的约束。高红移类星体的$\mathcal{M}_{\rm BH}$ / $\mathcal{M}_\star$比值通常比本地值高得多。然而，对于最遥远的类星体来说，这种明显的偏移在多大程度上是由观测偏差驱动的尚不清楚。为了解决这个问题，我们的样本选择和测量偏差的汇编在$z\sim6$主机属性的基础上ALMA观测的类星体。我们发现，观测到的类星体在$\mathcal{M}_{\rm BH} - \mathcal{M}_\star$平面上的分布可以通过假设$z\sim6$上的SMBH布居遵循局域宇宙中的关系来再现。然而，$\mathcal{M}_{\rm BH}$ / $\mathcal{M}_\star$的正向或甚至负向演变也可以解释数据，这取决于固有散射是否演变以及各种系统不确定性的强度。为了打破这些简并性，需要提高质量测量的准确度，并将当前样品扩展到较低的$\mathcal{M}_{\rm BH}$限值。此外，假设辐射效率为0.1，类星体占空比从活跃的SMBH分数估计，在$\mathcal{M}_{\rm BH}$ / $\mathcal{M}_\star$显着的离群值倾向于移动到本地的关系给定…
2022-05-29 astro-ph.GA
Discovery of a new N-emitter in the epoch of reionization
本文报道在再电离纪元发现红移9.380的致密恒星形成星系GN-z9p4，通过分析其发射线和元素丰度，揭示其极低金属丰度、超太阳N/O比及高恒星质量与恒星形成率面密度，并提出致密性可作为识别氮发射体的判据。
2024-06-12 astro-ph.GA
The FLAMINGO simulation view of cluster progenitors observed in the epoch of reionization with JWST
本研究利用FLAMINGO模拟揭示了高红移原星系团的物理性质与演化，发现孔径选择对积分质量测量有显著影响，校正后可消除与JWST观测结果的统计张力。
2024-07-24 astro-ph.GA
Intense CIV and HeII Emission in z~0 Galaxies: Probing High-Energy Ionizing Photons
在过去的几年里，突出的高电离星云发射线（即，OIII]，CIII]，CIV，HeII），表明极端辐射场是再电离时代系统的特征。理论上和观测上，这些谱线都与莱曼连续谱光子的泄漏有关。因此，高电离紫外线发射线是我们探测和表征未来几年我们将观测到的最遥远星系的最佳探针，也是了解再电离源的关键，但对其产生的物理机制知之甚少。在这里，我们提出了最近的高分辨率哈勃太空望远镜光谱附近的两个极端紫外线发射线星系，J104457和J141851。我们报告了第一次观测到强烈的星云HeII和双峰共振散射CIV发射，这一组合表明这些星系都产生并通过相对较低的高电离气体柱密度传输大量非常高能量的电离光子（E>47.89 eV）。这表明，除了H电离边缘的光子之外，从这些星系逃逸的非常硬的电离光子可能提供了目前观测上不受约束的第二电离源。同时辐射转移模型的LyA和CIV需要了解电离辐射是如何通过低和高电离气体传输。未来使用JWST或ELT的再电离时期内的星系的静止框架FUV观测将使我们能够限制氦电离光子的逃逸，并提供其对再电离预算的贡献的估计。
2019-05-30 astro-ph.GA
Ionizing Radiation Escape from Low-Redshift Galaxies and Its Connection to Cosmic Reionization
本文综述低红移星系莱曼连续谱（LyC）辐射逃逸的探测进展、物理机制及与宇宙再电离的联系，指出LyC发射星系多样性及反馈机制的作用。
2025-08-25 astro-ph.GA
Most of the photons that reionized the Universe came from dwarf galaxies
本研究通过分析再电离时期的8个超微弱矮星系，发现其电离光子产生率远高于预期，证明暗弱矮星系提供了宇宙再电离所需的大部分光子。
2024-04-30 astro-ph.GA
Stellar Feedback and the Energy Budget of Late-Type Galaxies: Missing Baryons and Core Creation
在$Λ$ CDM宇宙学中，星系形成是一个整体效率低下的过程：通常情况下，在星系盘中观察到的重子比从宇宙重子分数中预期的要少得多。这些“失踪重子”的位置尚不清楚。通过拟合晕配置文件的旋转曲线的星系在银河系的数据集，我们测量的“失踪重子”的质量为个别晚型系统。假设晕最初吸积宇宙学重子分数，我们表明，超新星的最大能量通常不足以完全从晕中喷出这些“失踪的重子”，但它往往足以加热到维里温度。从超新星中获得的能量与星系质量具有相同的标度，就像加热或喷射“失踪的重子”所需的能量一样，这表明反馈到ISM的耦合效率可能与星系维里质量保持不变。我们进一步发现，从超新星反馈可用的能量总是足以转换成一个核心的原始尖点，并具有与所需的加热“失踪重子”维里温度的大小一致。用${\rm 10^9<M_{vir}/M_{\odot}<10^{12}}$对星系的重子含量进行了普查，结果表明，星系周围的重子中的$\sim86\%$可能处于热相，可能在X射线中观测到，$\sim7\%$以冷气体的形式存在，而$\sim7\%$则存在于恒星中。
2018-08-02 astro-ph.GA
Born to be Starless: Revisiting the Missing Satellite Problem
Yonsei University（延世大学）；Institut d’ Astrophysique de Paris, Sorbonne Universités, et CNRS（巴黎天体物理学研究所，索邦大学及法国国家科学研究中心）；Observatoire astronomique de Strasbourg, Université de Strasbourg, CNRS（斯特拉斯堡天文台，斯特拉斯堡大学及法国国家科学研究中心）；CNRS – University of Tokyo International Research Laboratory（法国国家科学研究中心-东京大学国际研究实验室）；Kavli IPMU (WPI), UTIAS, The University of Tokyo（开普勒IPMU（世界顶尖研究中心），UTIAS，东京大学）；Kyung Hee University（庆熙大学）
该研究通过高分辨率宇宙学模拟探究卫星缺失问题，发现无星子晕并非由超新星反馈或环境效应导致，而是因形成于吸积低效区，无法屏蔽紫外加热以形成恒星，即天生无星。
2025-06-10 astro-ph.GA
An Ultra Deep Field survey with WFIRST
研究星系在宇宙早期的形成和演化，以及它们在再电离中的作用，需要尽可能深的成像。像HUDF和HFF这样的超深巡天已经将\mAB $\,\sim\,$ 30等推高，揭示了位于LF到$z$ $\,\sim\,$ 9 $\,-\,$ 11暗端的星系，并限制了它们在再电离中的作用。然而，这些场的一个关键限制是它们的大小，只有几个弧分（在这些红移下小于Mpc），太小了，无法探测大尺度环境或这些星系的聚集特性，这对于推进我们对再电离的理解至关重要。通过像宽视场红外巡天望远镜（WFIRST）这样的任务，在$\sim$ 100倍以上的区域实现HUDF质量的深度成为可能，WFIRST是一个2.4米的望远镜，具有与HST相似的光学特性，具有$\sim$ 1000 arcmin $^2$，$\sim$ 100 $\times$ HST/ACS HUDF区域的视场。本白皮书激发了WFIRST的超深场巡天，覆盖$\sim$ 100 $\,-\,$ 300 $\times$ HUDF区域，或高达$\sim$ 1 deg $^2$，\mAB $\,\sim\,$ 30，可能揭示LF暗端的数千个星系和活动星系核，处于或超过$z$ \，$\sim$\，9 $\,-\,$ 10再电离时期，并追踪它们的LSS环境，极大地增加了这些红移的发现潜力。(Note这篇论文是作为Astro 2020十年调查的输入提交的一篇论文的扩…
2019-03-19 astro-ph.GA
