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
The haloes that reionized the Universe
本研究通过JWST观测与EAGLE模拟，发现爆发星系驱动的暗物质晕（质量约10^9太阳质量）是宇宙再电离的主要来源，并构建逃逸分数模型预测了可由SKA检验的21厘米信号峰值。
2025-01-24 astro-ph.CO astro-ph.GA physics.comp-ph
The redshift evolution of escape fraction of hydrogen ionizing photons from galaxies
利用我们的宇宙学辐射转移程序，我们研究了更新的类星体发射率和恒星形成历史对星系氢电离光子逃逸分数（f_esc）的影响。我们估计了在后再电离时代宇宙再电离和维持星系际介质电离态所需的fesc。在z> 5.5时，我们证明了0.14到0.22的常数f_esc足以重新定义宇宙。在z <3.5时，与各种观察结果一致，我们发现f_esc可以具有从0到0.05的值。然而，在z = 3.5至5.5之间，需要f_esc的急剧上升，至少约为3倍。这是由于在z> 3时，类星体发射率迅速下降，而在3 <z <5时，H I光电离率几乎不变。我们表明，如果我们考虑最近发现的z> 4的大量密度的微弱类星体的贡献，那么在很短的时间内f_esc急剧上升的要求可以放宽。此外，对这类星体对高z的贡献进行简单的外推表明，类星体本身就可以使宇宙重新发光。这意味着，在z> 3.5时，要么星系的性质会迅速演变以增加fesc，要么大多数低质量星系都拥有大质量黑洞并在很长一段时间内维持吸积。这些结果激发了对这些替代方案的理论预测的仔细调查，这些替代方案可以使用未来的观测来区分。此外，它也是非常重要的，重新测量的H I光电离率是至关重要的分析在这里。
2016-02-16 astro-ph.CO astro-ph.GA
Small-scale Intensity Mapping: Extended Halos as a Probe of the Ionizing Escape Fraction and Faint Galaxy Populations during Reionization
我们提出了一种新的方法来量化的电离光子逃逸分数的值，并在宇宙再电离的时代，超微弱的星系聚集在明亮的物体周围的存在，使用弥漫的Ly $α$，连续和H $α$发射观测星系周围的$z\sim6$。我们通过扩展Mas-Ribas & Dijkstra（2016）和Mas-Ribas et al.（2017）中开发的形式主义，考虑到从中央星系逃逸的电离光子提供的荧光发射以及卫星恒星形成源的星云发射，对漫射晕的表面亮度分布进行了建模。我们预测的配置文件和LY $α$观测$z=5.7$和$z=6.6$之间的比较有利于低电离逃逸分数，$f_{\rm esc}^{\rm ion}\sim5\%$，星系的范围$-19\gtrsim M_{\rm UV} \gtrsim -21.5$。然而，由于观察中的不确定性和可能的系统性，无法得出确切的结论。我们预测H $α$和休息帧可见连续观测与JWST，并表明，JWST将能够检测扩展（几十千秒差距）荧光H $α$发射供电的电离光子逃逸从一个明亮的，$L\gtrsim 5L^*$，星系。这种观测可以区分荧光发射和卫星源的星云发射。我们讨论了如何观测和堆叠的几个对象可能会提供独特的约束逃逸分数微弱的星系和/或丰富的超微弱辐射源。
2017-07-24 astro-ph.GA
Constraints on the Lyman continuum escape fraction for faint star forming galaxies
形成恒星的星系一直被认为是宇宙早期紫外背景辐射的主要来源。然而，观测和表征具有显著电离辐射的星系群已被证明是具有挑战性的。特别是，从当地环境逃逸到星系际介质的电离辐射的比例知之甚少。我们研究了逃逸分数与星系光度之间的关系。我们结合深紫外观测的哈勃超深场（UVUDF）与深多单元光谱探测器（MUSE）的同一领域的观测，收集了一个样本的165个微弱的恒星形成星系的$3 < z < 4$红移范围内的莱曼连续带的深休息帧观测。在我们的样本中，我们没有发现任何星系有明显的LyC辐射。我们将星系按不同的红移和亮度间隔分组，并将它们的图像叠加起来。从堆叠的图像，我们估计的相对逃逸分数上限作为光度的函数。由于样品的深度，我们分别在$L \sim L_{\rm z=3}^{*}, 0.5L_{\rm z=3}^{*}$和$0.1L_{\rm z=3}^{*}$处测量到$f_{esc,rel} < 0.07, 0.2$的有意义的1 $σ$上限和0.6。我们使用我们的估计和理论预测从文献中研究的逃逸分数对星系光度的可能依赖性建模的电离背景与不同处方的$f_{\rm esc} (M_{\rm UV})$。我们表明，亮度依赖的理解取决于在未来将逃逸分数限制到$M_{\rm UV} \sim -18$等的能力。
2017-02-22 astro-ph.GA
The Lyman Continuum escape fraction of faint galaxies at z~3.3 in the CANDELS/GOODS-North, EGS, and COSMOS fields with LBC
宇宙的再电离是当今天体物理学研究的重要课题之一。再电离过程最可能的候选者是恒星形成星系，根据大多数理论和半解析模型的预测，它们应该在z~3处的HI电离背景中占主导地位。我们的目标是测量莱曼连续谱逃逸分数，这是计算恒星形成星系的紫外背景的贡献的关键参数之一。我们利用CANDELS/GOODS-North场LBC/LBT超深U波段成像（U=30.2mag，1 sigma），以及COSMOS和EGS场的深成像，估算了69个光谱红移在3.27<z<3.40到微弱星等极限（L=0.2L*，或相当于M1500~-19）的恒星形成星系的莱曼连续谱逃逸分数。我们已经通过叠加测量了来自亮星系（L>L*）的HI电离光子的相对逃逸分数的严格上限（在1 σ时<1.7%），而对于暗星系（L=0.2L*），逃逸分数的极限为~ 10%。我们计算了恒星形成星系对观测到的z~3紫外背景的贡献，发现在这些红移下，不足以保持宇宙电离，除非它们的逃逸分数在低光度（M1500>-19）下显著增加（>10%）。我们比较了我们的结果与最近的估计在文献中的高z星系的莱曼连续逃逸分数，并讨论了未来的前景，揭示了黑暗时代的结束。在未来，强引力透镜将是测量莱曼连续谱逃逸分数的基础，直到用现有的仪器无法在空白场中测量到的微弱量级（M1500~-16）。
2017-03-01 astro-ph.GA
Effect of ionizing photon escape fraction in faint galaxies on modeling reionization history of the universe
The University of Chicago（芝加哥大学）；University of California, San Diego（加州大学圣迭戈分校）
本文利用星系形成模型研究暗弱星系电离光子逃逸分数对宇宙氢再电离历史的影响，发现暗弱星系贡献和 f_esc 的假设是再电离建模的主要不确定性来源。
2025-11-10 astro-ph.GA
Identifying the contributors to cosmic reionization with the Habitable World Observatory: LyC escape calibration in faint galaxies
本文提出利用宜居世界天文台将莱曼连续谱逃逸分数定标扩展至暗弱星系，并结合UVEX巡天数据，以约20倍统计功效提升来约束暗弱星系对宇宙再电离的贡献并识别主要贡献者。
2025-07-03 astro-ph.GA
Supernovae Driven Winds Impede Lyman Continuum Escape from Dwarf Galaxies in First 10 Myr
Institute for Advanced Study in Physics（高等研究院物理学院）；Johns Hopkins University（约翰斯·霍普金斯大学）；Stockholm University（斯德哥尔摩大学）；University of Minnesota（明尼苏达大学）；Williams College（威廉姆斯学院）；University of Edinburgh（爱丁堡大学）；University of Michigan（密歇根大学）；Instituto de Astrofísica de Andalucía (CSIC)（安达卢西亚天体物理学研究所（西班牙国家研究委员会））；Arizona State University（亚利桑那州立大学）
研究紫外线明亮紧凑恒星形成星系中LyC逃逸效率等相关问题，利用六个本地星系中分辨率光谱，直接追踪多相星风演化及测量LyC逃逸率，发现早期LyC逃逸峰值及超新星对其后期抑制，强调宇宙学模拟需纳入早期反馈。
2026-07-08 astro-ph.GA
Using Mg II Doublet to Predict the Lyman Continuum Escape Fraction from 14 HETDEX Galaxies
本文基于 Mg II 性质分析14个 HETDEX 星系，识别可能的 LyC 泄漏体并发现尘埃与逃逸率相关，为 HST/COS 和 JWST 检验提供预测。
2023-12-10 astro-ph.GA
The Lyman Continuum Escape Survey: Connecting Time-Dependent [OIII] and [OII] Line Emission with Lyman Continuum Escape Fraction in Simulations of Galaxy Formation
从星系逃逸的莱曼连续谱光子可能使星系际介质在红移$z\gtrsim6$处再电离。然而，在这些红移和莱曼连续逃逸的二级指标不能直接观察到的莱曼连续必须用来估计电离光子的预算。在观测上，在观测上可接近莱曼连续谱的红移$z\sim2-3$，调查已经确定，许多显示出可观的莱曼连续谱逃逸分数$f_{esc}$的天体也显示出增强的[OIII]/[OII]（O $_{32}$）发射线比率。在这里，我们使用宇宙学放大模拟星系形成的辐射转移分析，研究$f_{esc}$和O $_{32}$之间的物理联系。与观察结果一样，我们发现最大的$f_{esc}$值出现在O $_{32}\sim3-10$升高时，高$f_{esc}$和低O $_{32}$的组合非常罕见。虽然高$f_{esc}$和O $_{32}$常常是可同时观察到的，但这两个过程的物理起源的时间尺度是非常不同的。大的O $_{32}$值在星团形成后的沃尔夫-拉叶动力阶段的短（$\sim$ 1百万年）时间尺度上波动，而低吸收的通道是由超新星的集合在几十万年内建立的。我们发现，虽然没有直接的因果关系之间的$f_{esc}$和O $_{32}$，高$f_{esc}$最经常发生在连续输入后，从恒星形成相关的反馈事件，有相应的偏移大O $_{32}$发射。这些计算与观测结果的解释是一致的，即当O $_{32}$较大时，往往会出现大的$f_{esc}$，但大…
2020-10-01 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
MUSE Spectroscopic Identifications of Ultra-Faint Emission Line Galaxies with M$_{\mathrm{UV}}\sim$ -15
使用ESO甚大望远镜上的MUSE积分场摄谱仪进行超深盲测，我们获得了以前从未探索过的光谱红移深度：观测到的星等m > 30 - 32的星系。具体来说，我们通过莱曼α发射在2.9 < z < 6.7处检测物体，而在哈勃太空望远镜拍摄的最深光学/近红外成像（哈勃超深场）覆盖的区域中没有单独的连续对应物。在这些红移中，我们总共在9平方角分内发现了102个这样的天体。详细的叠加分析证实了莱曼α发射以及1216埃突变和微弱的紫外连续谱（M_UV ~ -15）。这使它们成为在这些红移中光谱学证实的最微弱的物体，类似于被认为是宇宙的来源。一个简单的模型的预期部分检测到/未检测到的莱曼α发射体作为光度的函数是一致的，这些对象是正常的莱曼α发射体人口在这些红移的高等效宽度的尾巴。
2018-09-04 astro-ph.GA
Mapping the Escape Fraction of Ionizing Photons Using Resolved Stars: A Much Higher Escape Fraction for NGC 4214
我们展示了一种新的方法来测量逃逸分数的电离光子使用哈勃太空望远镜成像的解决恒星在NGC 4214，本地模拟高红移星爆星系，被认为是负责宇宙再电离。具体来说，我们通过$\sim$ 83，000个解析恒星的近红外光谱能量分布对UV进行了前向建模，以推断它们各自的电离通量输出。我们通过比较恒星产生的电离光子数与被尘埃吸收或在单个恒星形成区域电离周围中性氢消耗的电离光子数来限制局部逃逸分数。我们发现逃逸分数（0-40%）的空间变化很大。对整个星系进行积分，得到的全球逃逸分数为25%（+16%/-15%）。这个数值比之前报道的该星系逃逸分数为零的数值要高得多。我们讨论了这种明显的张力的来源，并证明了视角和3D ISM几何效应的原因。如果我们假设NGC 4214没有内部尘埃，就像许多高红移星系一样，我们发现逃逸分数为59%（NGC 4214的上限）。这是第一个非零逃逸分数测量的UV-微弱（M $_{\rm FUV}$ = -15.9）星系在任何红移，并支持的想法，星暴UV-微弱的矮星系可以提供足够的电离光子的星系际介质。
2020-09-03 astro-ph.GA
New insight on the nature of cosmic reionizers from the CEERS survey
基于CEERS巡天数据，分析62个高红移恒星形成星系的间接指标，发现其致密、蓝色且预测逃逸比例约0.13，并指出暗于M1500=-18的低质量星系可能在再电离中起关键作用。
2023-09-05 astro-ph.GA
Charting the Lyman-alpha escape fraction in the range 2.9<z<6.7 and consequences for the LAE reionisation contribution
本文通过研究A2744透镜星系团后方96个暗弱LAE及光度函数整体演化，揭示红移2.9至6.7范围内莱曼-α逃逸分数在暗端显著升高，z~6时接近100%，表明暗弱星系是宇宙再电离的重要贡献者。
2024-08-01 astro-ph.GA
The LyA-LyC Connection: Evidence for an Enhanced Contribution of UV-faint Galaxies to Cosmic Reionization
电离Lyman连续谱（LyC）光子的逃逸需要低NHI视线的存在，低NHI视线也促进Lyman-Alpha（Lya）光子的逃逸。我们通过Gronke & Dijkstra（2016）的尘埃、块状星际（“多相”）介质模型使用一套2500 Lya蒙特卡罗辐射转移模拟，并比较Lya [f_esc（Lya）]和LyC的逸出分数辐射[f_esc（LyC）]。我们发现fesc（LyC）和fesc（Lya）是相关的：具有低fesc（Lya）的星系始终具有低fesc（LyC），而具有高fesc（Lya）的星系表现出大的fesc（LyC）色散。我们认为，有越来越多的观测证据表明，Lya更容易逃离紫外线微弱的星系。f_esc（LyC）和f_esc（Lya）之间的相关性意味着，紫外微弱星系的电离背景比暗示的紫外光度函数的暗端斜率。在多相气体中，电离逃逸分数受云覆盖因子f_cl的影响最大，这意味着f_esc（LyC）与观测到的Lya谱线形状密切相关。具体来说，LyC发射星系通常具有更窄，更对称的线轮廓。这种预测在性质上类似于“壳模型”。
2016-07-15 astro-ph.CO astro-ph.GA
Super-Eddington Little Blue Dots May Reionize Helium Too Early
School of Earth and Space Exploration, Arizona State University（亚利桑那州立大学地球与空间探索学院）；Steward Observatory, University of Arizona（亚利桑那大学斯图尔德天文台）；Kavli Institute for Cosmology, University of Cambridge（剑桥大学卡弗里宇宙学研究所）；Cavendish Laboratory, University of Cambridge（剑桥大学卡文迪许实验室）；Department of Physics and Astronomy, University of California, Riverside（加州大学河滨分校物理与天文学系）
该研究探讨爱丁顿极限超爱丁顿型小蓝点对氦电离的影响，发现多数小蓝点若为超爱丁顿态会与氦电离观测约束冲突，需小逃逸分数或低丰度，结论对黑洞极紫外光谱形状敏感。
2026-09-01 astro-ph.CO astro-ph.GA
Extinction Correction Significantly Influences the Estimate of Ly$α$ Escape Fraction
Ly $α$逃逸分数是限制星系际介质中性态的一个重要尺度，也是理解宇宙如何被完全再电离的一个重要尺度。我们结合深窄带成像数据，从定制的过滤器NB 393和$H_{2}S$ 1过滤器集中在2.14 $μ$ m检查在相同的红移$z=2.24$的Ly $α$发射器和H $α$发射器。这两个群体的组合使我们能够确定在$z=2.24$的Ly $α$逃逸分数。在扩展钱德拉深场南（ECDFS）的383弧分$^{2}$的区域上，在5 $σ$水平下检测到124个低至NB 393 = 26.4 mag的Ly $α$发射体，并且56个H $α$发射体来自An 14。其中，四个具有Ly $α$和H $α$发射（LAHAE）。我们通过比较观测到的Ly $α$光度/光度密度与修正后的H $α$光度/光度密度来测量个体/体积Ly $α$逃逸分数。我们重新审视的消光校正H $α$发射器使用银河系消光定律与星云发射的颜色过剩。我们还采用了卡尔泽蒂消光定律与恒星和星云区域相同的颜色过剩，探讨消光校正的不确定性如何影响我们的结果。在这两种情况下，Ly $α$逃逸分数和尘埃衰减之间的反相关性被发现之间的LAHAE，这表明尘埃吸收是负责逃逸的Ly $α$光子的抑制。然而，估计的Ly $α$逃逸分数的个别LAHAE之间的消光校正的两种方法的变化高达~3个百分点。我们发现在$z=2.24$处的全局Ly $α$逃逸分数在ECDF…
2017-01-06 astro-ph.GA
The contribution of faint AGNs to the ionizing background at z~4
寻找氢再电离的来源是宇宙学中最紧迫的问题之一。已知明亮的类星体会遮蔽其周围的邻居，但它们太少，无法确保所需的HI电离背景。然而，微弱活动星系核的重要贡献可以解决这个问题，正如最近提出的，在z>4时，微弱活动核的空间密度相对较大。我们进行了一个探索性的光谱测量计划，测量了16个暗活动星系核的HI电离辐射，这些活动星系核跨越了宽的U-I色区间，I~21-23，3.6<z<4.2。这些活动星系核比典型的SDSS类星体（M1450<-26）暗3等，而SDSS类星体已知在z>-4处与周围的IGM重叠。在信噪比约为10-120的情况下，所有观测到的微弱活动星系核的LyC逃逸分数在44 - 100%之间，在3.6<z<4.2和-25.1 <$M1450 <-23.3处的平均值为74%，与文献中在相同红移下发现的更亮的类星体（M1450<~-26）的值一致。我们的暗AGN的LyC逃逸分数不显示任何依赖于绝对光度或观察到的U-I颜色。假设LyC逃逸分数在M1450~-18时保持在75%左右，我们发现AGN粒子数可以提供16%~ 73%（取决于所采用的光度函数）的z~4电离紫外背景，通过莱曼森林测量。如果采用电离紫外背景的其他测定方法，这种贡献增加到25-100%。将这些结果外推到z~5-7，如果明亮的类星体和微弱的活动星系核在M1450~-23处的空间密度较高，它们可能对宇宙的再电离有重要贡献。
2018-02-06 astro-ph.GA
Fluctuating feedback-regulated escape fraction of ionizing radiation in low-mass, high-redshift galaxies
低质量星系被认为提供了宇宙再生所需的大部分电离辐射。逃离星系的光子数量在理论上没有得到很好的限制，也很难通过观测来测量。然而，它是再电离模型的一个基本参数。我们详细研究了电离辐射如何从高红移星系泄漏。为此，我们使用了一系列高分辨率的辐射流体动力学模拟，在宇宙学背景下放大三个矮星系。我们发现，从超新星爆炸的能量和动量输入有一个调节逃逸分数的关键作用，通过破坏致密的恒星形成团块，并清除在晕视线。在没有超新星的情况下，光子被吸收得非常局部，在大质量恒星的诞生云中。我们遵循逃逸分数的时间演化，并发现它可以变化超过六个数量级。这解释了先前研究发现的逃逸分数值的大分散性。这种快速的变化也影响了再电离源的可观测性：即使像$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
Tracing Lyman-alpha and Lyman Continuum Escape in Galaxies with Mg II Emission
恒星形成星系被认为是最有可能的H I电离莱曼连续统（LyC）光子的来源，这些光子在高红移下使星系际介质再电离。然而，在z >~ 6以上，中性的星系际介质阻止了对LyC的直接观测。因此，近年来已经看到了LyC的间接指标的发展，这些指标可以在较低的红移下进行校准，并应用于再电离时代。来自Mg II \ly \ly 2796、2803双重峰的发射已被提出作为有希望的LyC替代物。在本文中，我们提出了新的哈勃太空望远镜/宇宙起源光谱仪观测8 LyC发射体候选人，选择具有强Mg II发射线。我们在50%（4/8）的星系中安全地检测到LyC发射，具有2 $σ$显著性。这种高检测率表明，强Mg II发射体可能比没有强Mg II的类似星系更容易泄漏LyC。利用光电离模型，我们限制逃逸分数的Mg II为~ 15 - 60%。我们证实，逃逸分数的Mg II与莱曼α（LyA），我们解释为一个指示，这两个物种的逃逸分数是由共振散射控制在同一个低柱密度气体密切相关。此外，我们表明，镁II排放和尘埃衰减的组合可以用来估计逃逸分数的LyC统计。这些发现证实了Mg II发射可以用来估计本地恒星形成星系中LyA和LyC的逃逸分数，并可能作为一个有用的间接指标在再电离时代。
2022-05-23 astro-ph.GA
Concordance models of reionization: implications for faint galaxies and escape fraction evolution
最近的观测已经将星系紫外光度函数限制到z~10。然而，这些观测本身就允许了广泛的再电离的情况下，由于在昏暗的星系丰度和电离光子逃逸分数的不确定性。我们表明，需要与后再电离（z<6）测量的连续性，其中Lya森林提供了一个完整的宇宙学电离光子发射率的探测，显着减少了允许的参数空间。同时与实测的UV光度函数、CMB的Thomson光学厚度和Lya森林数据相一致的模型需要：1）将星系光度函数外推到非常微弱的UV星等M_lim ~-10，大致对应于UV背景抑制标度; 2）f_esc从z=4（其中最佳拟合为4%）到z=9增加> ~10倍;或3）更可能的是，未被探测到的星系贡献显著而f_esc增加更温和的混合解决方案。在低质量、再电离时期质量高达~10^10 M_sun的晕中，恒星形成受到强烈抑制的模型（例如，由于金属丰度依赖性）仅允许用于F_ESC演化的极端假设。然而，抑制质量被减小的这种模型的变体（例如，假设较早或较高的金属量底）与数据更一致。满足现有数据的一致性方案预测了50%电离分数z_reion（50%）~ 10的一致红移。另一方面，再电离的持续时间对亮星系与暗星系的相对贡献很敏感，暗星系占主导地位的情景预测了更长时间的再电离事件。过于依赖高z矮星的情况不受动力学Sunyaev-Zeldovich测量的青睐，动力学Sunyaev-Zeldovich测量更喜欢短的再电离历史。
2012-03-26 astro-ph.CO 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
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
JADES: The production and escape of ionizing photons from faint Lyman-alpha emitters in the epoch of reionization
本研究基于JADES数据分析了17个z>6微弱Lyα发射星系，发现其电离光子产生效率不随红移强烈演化且逃逸分数随红移下降，并推导了光子输出与星系性质的相关性以约束其对宇宙再电离的贡献。
2024-02-20 astro-ph.GA
Constraints on the Lyman Continuum Escape from Low-mass Lensed Galaxies at 1.3 $\leq$ z $\leq$ 3.0
本研究利用哈勃望远镜观测8个高放大倍率的低质量透镜星系，得到其莱曼连续谱逃逸率1σ上限为3%-15%，不支持暗弱紫外源逃逸率更高的预期，指出未来需扩大暗弱星系样本以研究各向异性逃逸特征。
2024-03-04 astro-ph.GA
The Faint Host Galaxies of C IV Absorbers at z > 5
我们使用Technicolor Dawn模拟探索z>5时CIV吸收体的预期星系环境。这些模拟再现了观测到的再电离历史、z~6星系恒星质量函数、z>5时的Ly $α$森林透射率和z~5.5时的SiIV柱密度分布（CDD）。尽管如此，CIV CDD仍然生产不足。与观察到的CII/SiII等效宽度比和CII线的发病率的比较表明，低碳产量占一些，但不是全部，CIV的差异。或者，密度限制逃逸的情况下，可以更显着地硬化的metagalactic电离背景，甚至比双恒星演化，推动CIV CDD到接近一致的观察。在这种情况下，星系更有效地吸收，并且需要更少的空间来容纳给定的高电离吸收体。因此，吸收体的环境限制了电离逃逸。不管逃逸的情况下，星系与CIV吸收剂的相关性达到300适当kpc（pkpc）。这种相关性独立地随着星系光度和CIV柱密度的增加而增强。在强系统（log（N $_{\rm CIV}$ /cm $^{-2}$）>14）附近，M $_{\rm UV}$ <-18或log（$L_{{\rm Ly}α}$ /erg s $^{-1}$）> 41.9的星系的过密度从100 pkpc以内的200-300下降到250 pkpc以内的40-60。先前提出的在z>5时强CIV吸收体和Ly $α$发射体之间的关联是不期望的。如果两个种群都居住在大规模的空洞中，可能会出现这种情况，但原因不同。虽然大多数邻近…
2020-02-07 astro-ph.GA
The mean H$α$ EW and Lyman-continuum photon production efficiency for faint $z\approx4-5$ galaxies
我们提出的莱曼连续体光子产生效率$ξ_{\textrm{ion,0}}$在$z\sim4$ -5的星系比0.2 $L^*$（$-$ 19等）的第一次测量。$ξ_{\textrm{ion,0}}$量化电离光子相对于UV光度密度的产生速率，假设基准逸出分数为零。将以前对$ξ_{\textrm{ion,0}}$的测量扩展到微弱的群体是很重要的，因为超微弱的星系预计将贡献大部分的电离发射率。我们利用GREATS计划的200小时深度Spitzer/IRAC观测和MUSE GTO Deep + Wide计划的光谱红移的$\approx$ 300 3< $z$ <6星系，探测$ξ_{\textrm{ion,0}}$到如此微弱的星等。堆叠的IRAC [3.6] $-$ [4.5]颜色被导出并用于推断H $α$静止帧等效宽度，其范围从403 nm到2818 nm。导出的$ξ_{\textrm{ion,0}}$为$\log_{10}(ξ_{\textrm{ion,0}} / \textrm{Hz erg}^{-1}) = 25.36 \pm 0.08$ over $-$ 20.5 < M $_{\textrm{UV}}$ < $-$ 17.5，与相同红移下较亮星系样本的结果相似，因此表明$ξ_{\textrm{ion}}$对$M_{UV}$没有很强的依赖性。在我们的样本中发现的$ξ_{\textrm{…
2019-07-31 astro-ph.GA
The ionizing properties of two bright Ly$α$ emitters in the BDF reionized bubble at z=7
我们研究了一对明亮的Ly $α$发射星系BDF 521和BDF 2195在z=7.012时的电离性质，以限制它们对BDF“再电离泡”形成的贡献。我们从深VLT-XSHOOTER观测中获得了对UV发射线（CIV $λ1548$双峰，HeII $λ1640$，OIII] $λ1660$双峰和CIII] $λ1909$双峰）的约束，并将其与其他高红移天体的约束进行了比较，并与混合恒星和活动星系核发射的模型进行了比较。我们使用此光谱信息与测光在现场使用分光光度拟合代码BEAGLE约束的两个对象的物理特性。我们在UV线的预期位置未检测到任何显著发射，EW $\lesssim$ 2-7 AA静止帧的3个$σ$上限。我们发现，这两个对象有较低的CIII]发射比预期的基础上的相关性Ly $α$和CIII] EWs。EW对CIV和HeII辐射的限制排除了$\sim2-3σ$显著性的纯活动星系核模板，只有具有$\lesssim$ 40%活动星系核贡献的模型与观测结果一致。这两个天体被发现相对年轻（$\sim$ 20-30百万年）和贫金属（$\lesssim 0.3 Z_{\odot}$），恒星质量为几个$10^9M_{\odot}$。它们的氢电离光子产生率为log（$ξ_{ion}^*$ /Hz erg $^{-1}$）=25.02-25.26，与高红移星系的典型值一致，但比具有强CIII]和/或光学…
2022-05-06 astro-ph.CO astro-ph.GA
Lyman continuum observations across cosmic time: recent developments, future requirements
对于天体物理学来说，量化允许在911.7 ° C氢电离边缘附近发射的辐射逃离第一个坍缩物体并最终重新形成宇宙的物理条件是一个引人注目的问题。恒星形成星系和活动星系核的LyC辐射逃逸与贯穿宇宙至今的元星系电离背景的出现和维持密切相关，反过来又与所有时代的结构出现密切相关。JWST的建造部分是为了寻找导致再电离的源，但它不能直接观测LyC逃逸，因为星系际介质的平均透射率在再电离时期逐渐增加。迄今为止，使用天基和地基天文台直接探测恒星形成星系泄漏的LyC已经取得了显着的进展，但我们对这一现象的红移覆盖范围仍然存在显着的差距。正在进行的项目，以衡量在低和中等z的LyC逃逸将提供指导JWST的调查，通过分析一组拟议的LyC逃逸代理的鲁棒性，也提供了一个特写检查的物理条件，有利于LyC逃逸。然而，目前可用的设施不足以深入探测星系光度函数暗端的LyC逃逸。要做到这一点，将需要能够在静止坐标系中探测到LyC发射的设施，以限制$M^*_{(1+z)1500}$星系接近28 $< m^*_{(1+z)900} <$ 32的星等。获取统计上稳健的样本以确定整个宇宙时间的LyC光度函数的目标将需要来自天基旗舰级和地基ELT级望远镜的多目标光谱学，以及从远紫外到中红外的辅助全色成像和光谱学。
2019-05-27 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
No correlation of the Lyman continuum escape fraction with spectral hardness
控制恒星形成星系中氢电离光子（Lyman continuum，LyC;能量>13.6 eV）产生和逃逸的性质仍然知之甚少，但它们是识别和表征宇宙再电离源的关键。在这里，我们经验性地探索电离辐射的硬度和LyC泄漏的低$z$恒星形成星系的大样本之间的关系，从最近的哈勃太空望远镜低$z$莱曼连续巡天。利用Sloan数字巡天系统和深空XShooter观测，我们研究了LyC逃逸分数跨度很宽的星系的光学复合线HeII 4686 A和H $β$ 4861 A在54.4 eV（He $^{+}$）和13.6 eV（H）之间的电离谱（$Q_{\rm He^+}/Q_{\rm H}$）的硬度，即$f_{\rm esc} \rm (LyC) \simeq 0 - 90\%$ .我们发现，所观察到的强度的HeII/H $β$主要是由金属丰度的变化，但不相关的LyC泄漏。非常强（$<f_{\rm esc} \rm (LyC)> \simeq 0.5$）和非泄漏（$ < f_{\rm esc} \rm (LyC) > \simeq 0$）在相当的金属丰度下，在$\simeq 0.01$和$\simeq 0.02$之间分别对$12 + \log({\rm O/H}) > 8.0$和$<8.0$表现出相似的HeII/H $β$观察强度。我们的研究结果表明，$Q_{\rm He^+}/Q_{\rm H}$不相关的$…
2022-06-03 astro-ph.GA
The Origin of the Observed Lyman alpha EW Distribution of Dwarf Galaxies at z~2
我们在$z\sim 2$观测了32个透镜星系的静止紫外选择样本，这些星系位于Abell 1689、MACS J 0717和MACS J1149星系团后面，我们用联合Keck/LRIS静止紫外和Keck/MOSFIRE静止光学光谱进行了观测。在该红移处，样品朝向观察到的最微弱的UV光度（$-19 \le {\rm M_{\rm UV}} \le -17$）推进。被确认为Ly $α$发射体（$\rm EW \ge 20\ \overset{\lower.5em\circ}{\mathrm{A}}$）的矮星系比例为${\rm X_{\rm LAE}}=25^{+15}_{-10}\%$。我们使用的巴耳末线和紫外连续估计的内在EW，使我们能够区分的电离光谱和LY $α$逃逸分数上观察到的EW分布的影响。较暗的星系（$\rm M_{\rm UV} > -19$）比较亮的星系表现出更大的内禀EW和逃逸分数。只有内在EW大于40 $\ \overset{\lower.5em\circ}{\mathrm{A}}$的星系才有大于0.05的逃逸分数。我们发现逃逸分数和$\rm A_V$以及紫外光谱斜率之间存在反相关。我们的样品的体积逃逸分数为$f_{\rm esc}^{\rm Lyα} = 4.59^{+2.0}_{-1.4}\%$，与文献中其他地方的测量结果一致。大约有一半的Ly $α$光度密度来自…
2022-10-31 astro-ph.GA
Cosmic Variance and the Inhomogeneous UV Luminosity Function of Galaxies During Reionization
本文利用 CoDa II 辐射流体动力学模拟研究再电离时期 UVLF 的时空不均匀性，解释其暗端变平并指出小体积观测的宇宙方差被既有方法低估2至4倍。
2023-08-08 astro-ph.CO astro-ph.GA
The Lyman Continuum Escape Fraction of Low-Mass Star-Forming Galaxies at z~1
到目前为止，还没有观测到中等红移z~1恒星形成星系的莱曼连续辐射。我们结合HST棱镜光谱与GALEX紫外和地面光学成像扩展搜索逃逸莱曼连续谱的z~1低质量，中等恒星形成星系的大样本（~600）最初选择的H $α$发射。来自填充该参数空间的SFG的LyC特征逃逸分数仍然受到以前调查的弱约束，但这些微弱的SFG被认为在高红移（z>6）的星系际介质（IGM）中中性氢的再电离中起着重要作用。我们没有明确检测到从该$z\sim1$样品逃逸的LyC辐射，个别未检测到限制绝对莱曼连续体逃逸分数，$f_{esc}$ <2.1%（3 $σ$）。我们测量的上限$f_{esc}$ <9.6%的SFG选择高H $α$等效宽度（EW> 200欧姆），这被认为是高红移的再电离源的密切类似物。作为参考，我们还提出了一个发射率加权逃逸分数，这是有用的测量SFG的z~1电离紫外背景的一般贡献。在讨论中，我们考虑了这些中间红移约束对星系际介质中氢在高红移（z > 6）处再电离的影响。如果我们假设我们的$z\sim1$ SFG，我们测量这个发射率加权$f_{esc}$，是类似的高红移源的再电离，我们发现是很难调和的微弱（M $_{UV}<-13$）SFG的再电离与低逃逸分数（$f_{esc}<$ 3%），从独立的高红移观测的约束。如果$f_{esc}$随红移而演化，则SFG的再电离可能与普朗克的观测结果一致。
2015-12-13 astro-ph.GA
An IFU investigation of possible Lyman continuum escape from Mrk 71/NGC 2366
Mrk 71/NGC 2366是最接近的绿豌豆（GP）类似物和候选莱曼连续体（LyC）发射体。最近，通过对电离连续体的直接观测，已经检测到11个LyC泄漏的GP，使其成为任何红移下最丰富的一类确认的LyC发射体。高分辨率，多波长的GP研究可以导致对LyC从这些星系逃逸的方法的理解。Mrk 71/NCG 2366的接近为GP类似物的内部工作提供了前所未有的细节，并使我们能够确定LyC逃逸的机制。利用5825- 7650 π积分场单位PMAS观测资料，研究了Mrk 71的运动学和物理条件。从[S II]比率获得电子密度图。一个偶然的二阶污染的[O II]3727双重使电子温度图的建设。声速，热展宽，“真正的”速度色散，和马赫数的解决地图，并获得高分辨率磁流体动力学SILCC模拟相比。两个地区的速度色散增加外流的指示检测到的超级星团，结B，与红移和蓝移的速度，分别在北部和南部。我们确认存在一个微弱的广泛的运动学组件，这似乎是脱钩的流出区域，是微弱和狭窄的比以前在文献中报道。在不确定的情况下，低电离和高电离气体一起移动。在Mrk 71的核心之外，探测到马赫数的增加，这意味着气体密度的降低。模拟表明，密度的这种下降可以高达~4 dex，下降到几乎光学薄的水平，这意味着沿着流出物的LyC逃逸分数为非零。[删节]
2019-02-12 astro-ph.GA
Tidally offset neutral gas in Lyman continuum emitting galaxy Haro 11
本研究通过21厘米谱线成像邻近再电离类比星系Haro 11，发现并合相互作用使中性氢整体偏移星系中心约6千秒差距，揭示了星系相互作用可同时提升莱曼连续谱产生量并推动其逃逸，为理解宇宙再电离机制提供新依据。
2023-12-19 astro-ph.CO astro-ph.GA
Winds of change: reionization by starburst galaxies
我们利用EAGLE（Evolution and Assembly of Galeries and their environments）宇宙流体动力学模拟研究了导致宇宙再电离的星系的性质以及宇宙再电离的历史。假设当恒星形成的局域表面密度大于$0.1$ M $_\odot$ yr $^{-1}$ kpc $^{-2}$时，星系风产生的通道使20%的光子逃逸，我们得到了星系中电离光子逃逸分数的演化.观察到这种风的产生阈值行为，具有如此高的恒星形成表面密度的罕见局部物体表现出$\sim 10$ %的高逃逸分数。在我们的模型中，亮度加权平均逃逸分数随红移的增加而增加，在$z>3$处为$\bar f_{\rm esc}=0.045~((1+z)/4)^{1.1}$，星系数加权平均值为$\langle f_{\rm esc} \rangle=2.2\times10^{-3}~((1+z)/4)^4$，在红移$z>10$处为常数$\approx0.2$。逃逸分数的演变，作为一个越来越大的部分恒星形成以上的临界表面密度的恒星形成在较早的时候。这种演变的逃逸分数，结合从EAGLE的恒星形成率密度，再现推断的电离区域的填充因子的演变过程中的再电离时代（$6<z<8$），后再电离（$0\leq z<6$）的氢光电离率的演变，和光学深度由于汤姆逊散射的宇宙微波背景光子测量的普朗克卫星。
2017-03-06 astro-ph.CO astro-ph.GA
The Spectroscopic Properties of Lyα-Emitters at z $\approx$ 2.7: Escaping Gas and Photons from Faint Galaxies
本文对318个2.5<z<3的微弱$(R\sim 27$，$L\sim0.1L_*)$，Lyα发射选择星系（LAEs）进行了光谱观测。一个样本的32 LAE与Keck/MOSFIRE的静止框架的光谱被用来解释LAE光谱的上下文中的系统红移。我们发现LAEs的Lyα发射通常比在类似红移下更明亮的连续选择星系（LBG）的样品中光谱扩展更少。使用MOSFIRE子样本，我们发现Lyα线的峰值相对于系统性的移动了+200 km/s，这一变化跨越了包括LAEs和LBG在内的一组不同星系。我们还发现了少数具有明显蓝移的Lyα发射的天体，这是吸积气体的潜在指标。Lyα-与H α-线比率表明LAE具有Lyα逃逸分数$f_{\rm esc,Lyα} \approx 30$ %，显著高于典型LBG样品。使用我们的MOSFIRE样品校准的红移，我们构建复合LAE光谱，发现在这种本质上微弱的高红移星系中富含金属的外流的第一个证据。与典型的LBG相比，这些外流具有较小的连续覆盖分数$(f_c \approx 0.3)$和速度$(v_{\rm ave} \approx 100-200$ km/s，$v_{\rm max} \approx 500$ km/s $)$，表明气体覆盖分数可能是LAEs高Lyα和Ly连续逃逸分数的驱动因素。我们的研究结果表明，在较低的红移$(v_{\rm outflow} \sim {…
2015-06-26 astro-ph.GA
Lyman Continuum Escape Fraction from Low-mass Starbursts at z=1.3
我们提出了一个新的限制莱曼连续（LyC）逃逸分数在z~1.3。我们利用哈勃太空望远镜（HST）上的高级巡天相机（ACS）日盲通道（SBC）获得了深度，高灵敏度的远紫外成像，目标是1.2<z<1.4的11个恒星形成星系。从3D-HST巡天中选出的星系具有高H $α$等效宽度（EW），EW > 190，低恒星质量（M* < 10^10 M_sun）和U带星等U<24.2。这些标准确定年轻的，低金属量的恒星爆发人口类似的原始恒星形成星系被认为是宇宙的再电离。我们在远紫外图像中的单个星系或堆栈中没有检测到任何LyC信号（S/N >3）。我们将$3σ$限制在单个星系的相对逃逸分数为f_{esc,rel} <[0.10-0.22]和堆叠的$3σ$限制为f_{esc,rel} <0.07。与文献中确认的LyC发射体相比，我们样本中的星系跨越了类似的各种星系属性范围，包括恒星质量，尘埃衰减和恒星形成率（SFR）。特别是，我们比较了H $α$和[OIII] EW的确认LyC发射器和非检测，包括在这项研究中的星系的分布。最后，我们讨论了在H $α$ EWs的分布中看到的二分法是否可以将LyC发射器与非检测区分开。
2020-07-10 astro-ph.GA physics.space-ph
The role of galaxies and AGN in reionizing the IGM - II: metal-tracing the faint sources of reionization at $5\lesssim z\lesssim6$
提出了一种利用类星体（Quasi Stellar Object，QSO）视线中金属吸收体与星系际介质（Intergalactic Media，IGM）传输的一维相关性来研究暗源对紫外背景贡献的新方法。利用$25$高信噪比类星体谱的一个样本，反演了位于$4.5\lesssim z\lesssim 6.2$的$150$三重电离碳（\cfour）吸收体，其中$37$系统的H{~ \small I}吸收位于Lyman-$α$森林中.我们得到改进的约束的宇宙密度的\cfour \，在$4.3< z < 6.2$和推断从丰度匹配，\cfour \，吸收剂跟踪$M_{\text{UV}}\lesssim -16$星系。与类星体的Lyman-$α$森林的相关性表明，这些天体被一个高度不透明的区域所包围，该区域在$r\lesssim 5 $ cMpc/h处，随后在$2.7σ$检测到$r\gtrsim 10$ cMpc/h处有过量的透射。这与在较低的红移下只检测到不透明槽的等效测量相反。我们解释这种过剩作为一个统计增强的本地光电离率由于聚集在周围的\cfour \，吸收微弱的星系。使用本系列论文I中所描述的分析框架，我们推导出了一个约束条件的平均产品的逃逸分数和莱曼连续体光子生产效率的星系人口聚集周围的\cfour \，吸收剂，$\log \langle f_{\text{esc}}ξ_{\text{…
2018-11-06 astro-ph.GA
Revisiting the Lyman Continuum Escape Crisis: Predictions for z > 6 from Local Galaxies
电离莱曼连续谱光子的内禀逃逸分数（$f_{esc}$）对于理解星系是否能够在z>6时再电离早期宇宙中的中性氢是至关重要的。不幸的是，直接观测不可能获得z>4的$f_{esc}$，并且对低红移星系的少数测量一致地发现$f_{esc}$ <10%，而对于主导再电离的星系，至少$f_{esc}$ ~ 10%是必需的。在这里，我们提出的第一个经验预测$f_{esc}$在z>6结合[OIII]/[OII]和$f_{esc}$之间的关系（稀疏填充）与红移演变的[OIII]/[OII]预测从本地高z类似物选择其H $α$等效宽度。对于log（M/M $_{sun}$）~ 9.0（误差为1 $σ$）的星系，我们发现在z=6时$f_{esc}$ = $5.7_{-3.3}^{+8.3}$ %，在z=9时$f_{esc}$ = $10.4_{-6.3}^{+15.5}$ %.然而，有一个负相关的恒星质量，我们发现高达50%的大$f_{esc}$每0.5德克斯减少恒星质量。群体平均逃逸分数根据$f_{esc}$ = $f_{esc,0} ((1+z)/3)^a$增加，对于log（M/M $_{sun}$）~ 9.0，z > 2时的$f_{esc,0} = 2.3 \pm 0.05$ %和$a=1.17 \pm 0.02$。通过我们对$f_{esc}$的经验预测（从而修正了一个重要的未知变量）以及对聚集因…
2016-11-06 astro-ph.CO astro-ph.GA
The duration of reionization constrains the ionizing sources
我们调查的性质的星系，再电离宇宙影响的持续时间。我们对比两组模型：一个在其中星系的光度函数的暗淡的一面占主导地位的电离发射率，和第二个在其中星系的光度函数的明亮的一面占主导地位。光度函数的暗端演化缓慢，因此第一组模型中从大部分中性状态到大部分电离状态的转变比第二组模型需要更长的时间。现有的观测对这一转变持续时间的限制相对较弱，但从表面上看，更倾向于亮面星系起主要作用的模型。从再电离时代开始，对宇宙微波背景中的动力学Sunyaev Zeldovich效应的测量也指向同一方向。
2018-03-27 astro-ph.CO astro-ph.GA
Lyman Continuum Escape Fraction in Ly$α$ Emitters at $z\simeq3.1$
我们在GOODS-South场的$z\simeq3.1$测量了54个微弱的莱曼α发射体（LAEs）的LyC逃逸分数。这些星系的平均星等为$R=26.7$ AB（$M_{UV}=-18.8$，$L\simeq0.1L^*$），代表了一群紧凑的年轻矮星系。它们的性质很可能类似于$z>6$中负责宇宙再电离的星系。我们在覆盖静止帧820 nm的深{ \em HST} F336 W图像中的任何单个LAE中未检测到LyC发射。我们也没有在F336 W堆叠图像中检测到这些LAE的LyC发射。LyC逃逸分数的$3σ$上限为$f_{\rm esc}<14-32\%$。然而，这些LAE的高Ly $α$静止框架等效宽度，低恒星质量和紫外光度表明它们应该有$f_{\rm esc}>50\%$。从这项工作和其他堆叠分析的低LyC逃逸分数表明，在$z=2-3$的$f_{\rm esc} > 50\%$的LyC泄漏星系不遵循之间的关系$f_{\rm esc}$和紫外光度和Ly $α$等效宽度（EW）来自典型星系在类似的红移。因此，UV光度和Ly $α$等效宽度（EW）不是LyC逃逸分数的最佳指标。
2020-01-22 astro-ph.GA
On the contribution of dwarf galaxies to reionization of the Universe
本研究利用星系形成模型估算不同红移下各光度星系对宇宙再电离的贡献，发现暗于James Webb Space Telescope探测极限的矮星系在再电离前贡献显著，可降低对莱曼连续谱光子逃逸率的要求。
2024-07-11 astro-ph.GA
Lyman continuum leakage in faint star-forming galaxies at redshift z=3-3.5 probed by gamma-ray bursts
我们在$z=3.5055$观测了GRB 191004 B的余辉光谱中的莱曼连续谱（LyC）发射，并与另外两个已知的LyC发射长伽马射线暴（LGRB）（$z=3.3467$的GRB 050908和$z=3.0749$的GRB 060607 A）的余辉光谱进行了比较，以确定它们的LyC逃逸分数并比较它们的性质。从GRB 191004 B的余辉光谱中，我们确定了在LGRB红移为$\log(N_{\rm HI}/cm^{-2})= 17.2 \pm 0.15$处的中性氢柱密度，以及可忽略的消光（$A_{\rm V}=0.03 \pm 0.02$等）。检测到的唯一金属吸收线是CIV和SiIV。与GRB 050908和GRB 060607 A不同，GRB 191004 B的宿主星系显示出显著的Ly $α$辐射。从它的Ly $α$发射和未检测到的巴耳末发射线，我们限制它的恒星形成率（SFR）$1 \leq$ SFR $\leq 4.7$ M $_{\odot}\ yr^{-1}$。我们用壳模型拟合了Ly $α$发射，发现参数值与观测值一致。我们发现GRB 191004 B、GRB 050908和GRB 060607 A的绝对LyC逸出分数分别为$0.35^{+0.10}_{-0.11}$、$0.08^{+0.05}_{-0.04}$和$0.20^{+0.05}_{-0.05}$。我们比较了LGR…
2020-09-06 astro-ph.GA astro-ph.HE
Directly Observing the Galaxies Likely Responsible for Reionization
我们报告了对哈勃前沿场星系团Abell 2744和MACS 0416的新分析，使用小波分解去除星系团的光，使高度放大（> 50倍）的星系的检测比以前的研究暗10倍。我们发现167个星系在z > 6，并与此样本，我们能够表征的UV光度函数M_UV = -12.5在z ~ 6，-14在z ~ 7和-15在z ~ 8。我们发现了一个陡峭的暗端斜率（α <-2），并且通过我们在暗端的改进统计，我们将α的分数不确定性在z ~ 6 - 7处降低到<2%，在z ~ 8处降低到4%。我们还通过单独使用每个可用的透镜模型并比较结果来研究由于透镜建模引起的系统不确定性;在所有红移下，α的系统分数不确定性<4%。我们现在直接观察星系的光度制度，模拟预测光度函数的暗端斜率的变化，但我们的结果提供了统计上非常有力的证据，反对任何营业额的光度范围内探测，更符合模拟中的恒星形成低质量的晕。因此，我们找到了强有力的支持，在z > 6时，陡峭的光度函数扩展到M_UV = -13，这与在标准假设下重建宇宙所需的暗淡星系的数量一致。
2018-05-14 astro-ph.CO astro-ph.GA
Multivariate Predictors of LyC Escape I: A Survival Analysis of the Low-redshift Lyman Continuum Survey
本研究利用低红移莱曼连续谱巡天数据，基于Cox比例风险模型构建fesc多变量预测因子，明确关键预测变量及其质量依赖关系，并构建适用于高红移的预测模型，为研究宇宙再电离提供工具。
2024-09-16 astro-ph.GA
Sub-kiloparsec Imaging of Lyman-alpha Emission in a Low Mass, Highly Ionized, Gravitationally Lensed Galaxy at z = 1.84
低质量、低金属量的星系在低到中等（$z\lesssim3$）的红移提供了最好的机会，详细检查大质量恒星之间的相互作用，电离辐射和气体的来源类似于那些可能再电离宇宙。我们提出了新的窄带哈勃空间望远镜观测的Ly $α$发射和相邻的紫外（UV）连续的低质量（$M_{\star} = 2 \times 10^8$ M $_{\odot}$），低金属丰度（$Z\sim1/20$ Z $_{\odot}$）和高度电离引力透镜星系SL 2 S J 02176 $-$ 0513在$z=1.844$。该星系有很强的Ly $α$辐射，光度等效宽度为$W^{\rm phot}_{\rm{Ly}α} = 218 \pm 12$ μ m，与Ly $α$逃逸分数10%不一致。然而，光谱Ly $α$的配置文件表明存在广泛的吸收下的发射，和总的等效宽度是一致的逃逸分数，一旦这个潜在的吸收包括在内。Ly $α$发射比UV连续谱在空间上延伸得更多，HST的0.14”空间分辨率加上引力透镜的放大，使我们能够在亚千秒差距尺度上检查Ly $α$和UV连续谱的分布。我们发现，赖氨酸$α$发射峰和紫外连续峰偏移了650 pc，并且在紫外光最强的区域没有赖氨酸$α$发射。我们结合光谱和成像数据意味着整个对象的中性氢柱密度的显着范围。这些观测结果为电离辐射通过中性气体柱密度低的通道从星系逃逸的模型提供了间接支持。
2019-07-26 astro-ph.GA
High-Redshift Galaxy Surveys and the Reionization of the Universe
早期宇宙中的恒星形成星系可能为我们提供了解释宇宙再电离的最自然的方法。目前的观测结果是足够全面的，使我们能够近似计算如何从星系的电离辐射变化作为宇宙时间的函数。重要的不确定性，在模拟再电离星系围绕逃逸分数和它的光度和红移的依赖性，一个可能的截断星系光度函数在暗端，和一个演变的生产效率的莱曼连续光子与宇宙时间。尽管存在这些不确定性，这些参数的合理选择自然预测了z~6-10的宇宙电离发射率，其演变和整体归一化与当前观测约束的结果非常一致。这有力地表明，星系提供了宇宙膨胀所必需的光子。
2015-11-15 astro-ph.GA
Lyman-Break Galaxies at $z\sim 3$ in the Subaru Deep Field: Luminosity Function, Clustering and [OIII] Emission
我们将KPNO-4 m/MOSAIC相机的深U波段成像与从光学到红外的非常深的多波段数据相结合，在Subaru Deep Field中使用U-V和V-R颜色选择z~3处的Lyman Break Galeries（LBG）。利用5161个LBG的样本，我们构建了下至$M_{UV} = -18$的UV光度函数，并发现$α=-1.78 \pm 0.05$的陡峭的暗端斜率。我们分析了静止帧的紫外到红外光谱能量分布产生的中值光学测光和测光的中值堆叠红外图像。在一堆堆暗淡的LBG中，我们发现了一个以星系为中心的背景凹陷。这种缺陷是由于SExtractor在发现前景星系表面密度高于平均值的区域中的微弱星系时存在系统性困难。我们为此修正了叠加的幅度。堆积的LBG SED的最佳拟合恒星种群模板表明，在i' = 24时，恒星质量和恒星形成率为log M*/Msun = 10和50 M $_\odot$ /yr，在i' = 27时，下降到log M*/Msun = 8和= 3 M $_\odot$ /yr。对于暗淡的堆积LBG，在K波段有一个超过预期的恒星连续谱的1等，我们将其归因于红移的[OIII]4959+5007和H $β$线。它们的隐含等效宽度随着质量的减小而增加，在最暗的仓中达到$\rm{EW_0([O III]4959,5007+Hβ)}$ = 1500 A。这种强烈的[OIII]发射只在最…
2017-11-13 astro-ph.GA
Rapid Reionization by the Oligarchs: The Case for Massive, UV-Bright, Star-Forming Galaxies with High Escape Fractions
宇宙再电离的主角仍然难以捉摸。微弱的恒星形成星系是主要的候选者，因为它们数量众多，可能具有显著的电离光子逃逸分数（$f_{esc}$）。在这里，我们通过一个经验模型来更新这幅图，该模型成功地预测了最新的观测结果（例如，z>8时恒星形成密度的下降）。我们在我们的模型中为每个星系生成电离光谱，并使用再电离时间轴的最新测量值来约束$f_{esc}$（例如，在z>7时类星体和星系的Ly $α$阻尼）。假设$f_{esc}$为常数，我们发现$M_{UV}$ <-13.5的星系需要$f_{esc}=0.21^{+0.06}_{-0.04}$才能完成再电离。在z=[8.2，6.8，6.2] $\pm$ 0.2时，推断的IGM中性分数为[0.9，0.5，0.1]，即，大部分再电离在3亿年内发生。灵感的莱曼连续统（LyC）泄漏，压倒性地显示高于平均水平的恒星形成表面密度（$Σ$）的新兴样本，我们提出了一个模型，$f_{esc}$ $Σ$和发现$f_{esc}\proptoΣ^{0.4\pm0.1}$。由于$Σ$在z=8和z=0之间下降了~2.5 dex，我们的模型解释了在较低红移时$f_{esc}$的不起眼的上限以及在z>6时它需要演化到~0.2。在这个模型中，引人注目的是，小于5%的星系的$M_{UV}$ <-18（“寡头”）占再电离预算的80%以上。事实上，微弱的源（$M_{UV}$ >-16）…
2020-04-03 astro-ph.CO astro-ph.GA
Do galaxies that leak ionizing photons have extreme outflows?
为了重现早期宇宙，高能光子必须逃离产生它们的星系。有人认为，恒星反馈驱使星系流出恒星形成区，创造低密度通道，电离光子通过这些通道逃逸到星系间介质中。我们比较确认莱曼连续体（LyC）泄漏星系附近的恒星形成星系的控制样本的星系流出的属性，以探索是否从泄漏的流出是极端的控制样本相比。我们使用哈勃太空望远镜上的宇宙起源摄谱仪的数据来测量Si II和Si III吸收线的等效宽度和速度，追踪中性和电离的星系流出。我们发现，硅II和硅III等效宽度的LyC泄漏驻留在低端的控制样品建立的趋势。泄漏的速度与对照样品没有统计学差异，但它们的吸收线轮廓具有不同的不对称性：它们的中心速度更接近它们的最大速度。流出的运动学和等效宽度是一致的流出属性和宿主星系的属性-最显着的金属丰度-由控制样本定义的标度关系。此外，我们使用的Lyα剖面表明，硅II等效宽度尺度与Lyα峰值速度分离。我们确定，低等效宽度的泄漏可能是由低金属丰度和低H I列密度，符合密度约束的电离区，虽然我们不能排除覆盖分数的显着变化。虽然我们没有发现LyC泄漏有极端的流出速度，但低的最大速度与中心速度比表明了加速度和密度分布对LyC和Lyα逃逸的重要性。[删节]
2017-07-06 astro-ph.GA
