X-ray binaries as the origin of nebular HeII emission in low-metallicity star-forming galaxies
星云HeII发射的起源，这是经常观察到的低金属（O/H）恒星形成星系，仍然是一个悬而未决的问题。利用观测到的具有金属丰度的X射线双星群体的积分X射线光度/单位恒星形成率（$L_X/{\rm SFR}$）的关系以及来自已被充分研究的星系I Zw 18的其他经验数据，我们表明，如果大量的He $^+$电离光子由X射线源发射，则观测到的He II 4686强度及其随金属丰度的变化趋势是自然再现的。我们还表明，结合X射线二进制人口模型与正常的单和/或二进制恒星模型再现所观察到的$I(4686)/I(Hβ)$强度和金属丰度和年龄的依赖性。我们的结论是，经验数据和理论模型表明，高质量的X射线双星的主要来源，星云的HeII辐射在低金属丰度恒星形成的星系。
2019-02-27 astro-ph.GA
Narrow He II emission in star-forming galaxies at low metallicity. Stellar wind emission from a population of Very Massive Stars
在最近的一项研究中，发现恒星形成星系的HeII辐射在红移2和4.6之间，以两种模式出现，以其HeII发射线的宽度区分。广泛的HeII发射已被归因于恒星发射人口的演变沃尔夫-拉叶（WR）的恒星，而狭窄的HeII发射已被归因于星云发射人口的非常热的PopIII恒星在口袋中形成的原始气体在中等红移。在这项工作中，我们提出了一个替代方案的起源狭窄的HeII发射，即非常大质量的恒星（VMS）在低金属量（Z），形成强大的，但缓慢的WR型恒星风，由于他们接近爱丁顿极限。我们估计预期的HeII线通量和等效宽度的基础上的风模型VMS和人口合成模型，并比较结果与最近的观测恒星形成星系在中等红移。所观察到的HeII线的强度和等效宽度是符合预期的人口VMS在一个或多个年轻的超星系团位于这些星系。在我们的方案中，两种观测到的HeII辐射模式起源于低Z下处于不同演化阶段的大质量恒星星族。如果这种解释是正确的，就没有必要假设存在中等红移的PopIII恒星来解释观测到的窄HeII辐射。一个有趣的可能性是存在自富集VMS，在极低的Z下具有类似的WR型光谱。在未来用詹姆斯韦伯太空望远镜研究高红移的恒星形成星系时，可能会探测到来自这种非常早期的VMS的恒星HeII辐射。在现有的星族合成模型中，VMS的HeII辐射被忽略的事实通常会影响对年轻恒星星族积分谱的解释。
2015-05-18 astro-ph.GA astro-ph.SR
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
The significant contribution of supersoft X-ray Sources to the nebular HeII line emission
针对恒星形成星系中HeII电离线起源的未解之谜，本研究提出超软X射线源（SSSs）可能是其来源，通过建模验证了SSSs可提升HeII/Hβ比值至观测水平，证实其为HeII电离的有力候选体。
2025-09-08 astro-ph.GA
Can nebular HeII emission be explained by ultra-luminous X-ray sources?
星系电离光谱的形状是揭示其物理性质和我们理解电离背景辐射的关键因素。一个长期未解决的问题是在许多低金属量恒星形成星系中存在HeII星云发射。这种发射需要能量大于54 eV的电离光子，而正常的恒星星族无法产生足够的光子。为了研究高质量X射线双星和超亮X射线源（HMXB/ULX）是否可以解释观测到的HeII星云发射以及它们的存在如何改变其他发射线，我们计算了包括这些源的星系的光电离模型。我们结合光谱能量分布（SED）的综合恒星星族与受约束的SED的ULXs获得复合光谱与不同数量的X射线光度，参数化的Lx/SFR。有了这些，我们计算光电离模型来预测H和He+的光学复合线的发射线通量，以及OIII，OII，OI和NII的主要金属线。然后将预测结果与大量低金属量星系样本进行比较。我们发现，它是可能的，以重现星云的HeII和其他线的观测与我们的光谱和量的Lx/SFR兼容的意见。我们的工作表明，HMBX/ULX可能是负责所观察到的星云HeII发射。然而，高和低电离线的强度，如HeII和OI，强烈依赖于X射线的贡献和假设的高能量源的SED;后者知之甚少。
2021-09-15 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
High-mass X-ray binaries in nearby metal-poor galaxies: on the contribution to nebular HeII emission
尽管在观测和理论上都取得了重大进展，但在以恒星光电离为主的星系中，高电离星云HeII辐射的起源仍然不清楚。来自高质量X射线双星（HMXB）的吸积动力辐射仍然是对丢失的$\mathrm{He^+}$电离光子的主要解释之一，但这种情况尚未得到最终验证。在本文中，我们提出了星云线预测从网格的光电离模型与输入SED包含恒星大气和多色盘模型的HMXB的共同贡献。这个网格表明，HMXB是能量HeII所需的光子的低效生产者，并且只能在HMXB数量足够大的星系中大幅提升这条线，以每单位恒星形成率（SFR）提供$10^{42}$ erg/s的X射线光度。为了测试这一点，我们组装了一个样本的11个低红移恒星形成的星系与高质量的限制，X射线发射钱德拉和HeII发射深光学光谱，包括新的观察与MMT。这些数据表明，这些附近星系的HMXB群不足以解释观测到的HeII强度，典型的X射线光度或其上限仅为$10^{40}$ - $10^{41}$ erg/s/SFR。这表明，在这些贫金属恒星形成星系中，HMXB不是$\mathrm{He^+}$电离的主要来源。我们认为，解决方案可能反而驻留在修订恒星风预测，软X射线源，或非常热的产品的二元演化在低金属丰度。
2020-05-31 astro-ph.GA
Active Galactic Nuclei from HeII: a more complete census of AGN in SDSS galaxies yields a new population of low-luminosity AGN in highly star-forming galaxies
为了更全面地普查本宇宙的活动星系核（AGN），除了基于其他光学发射谱线的标准方法外，我们还研究了Shirazi & Brinchmann（2012）的HeII~ $λ4685$发射谱线诊断图的使用。He II为基础的诊断是更敏感的AGN电离在强恒星形成的存在下，比传统的线诊断。我们调查的63,915星系的星等有限的样本从斯隆数字巡天数据发布7在$0.02<z<0.05$和使用传统的BPT发射线诊断图，以及HeII图，以确定活动星系核。在这个样本中，1，075个星系被BPT图选为活动星系核，而另外234个星系被HeII诊断图确定为活动星系核，代表母星系样本中活动星系核增加了22%。我们探索这些新的HeII选定的活动星系候选人的宿主星系的属性，并发现它们是最常见的恒星形成星系的蓝色云和主要序列，从恒星形成的电离是最有可能掩盖活动星系发射的BPT线。我们特别注意到一个高的HeII AGN分数以上的主序列的高质量端的星系，预计会发生淬火。我们使用档案钱德拉观测，以确认活动星系核的性质，通过HeII的诊断选择的候选人。最后，我们讨论了这种技术可以帮助通知星系/黑洞共同进化的情况。
2016-12-14 astro-ph.GA astro-ph.HE
HeII emitters at cosmic noon and beyond. Characterising the HeII λ1640 emission with MUSE and JWST/NIRSpec
本研究利用 MUSE 和 JWST/NIRSpec 数据对宇宙正午时期 z~2-4 的 HeII 发射体进行多波长分析，发现不同金属丰度下需结合双星种群模型与不同初始质量函数才能解释观测到的电离条件，证实了极低金属丰度下电离问题依然存在。
2025-10-14 astro-ph.GA
Unveiling hidden active nuclei in MaNGA star-forming galaxies with HeII$λ$4686 line emission
星云HeII $λ$ 4686 γ ~谱线发射对于揭示活跃星系核（AGN）是有用的，这些活动星系核位于恒星形成活跃的（SF）星系中，通常被标准的BPT分类所遗漏。在这里，我们采用HeII诊断，以确定隐藏的活动星系核在本地宇宙中使用的第一次空间分辨的数据，从数据发布15映射附近的Galerkin在APO调查（MANGA DR 15）。通过结合HeII和BPT诊断的结果，我们总共选择了459个活动星系核候选者（$\sim$ 10%在MaNGA DR 15），其中27个仅由HeII图确定为活动星系核。只有HeII的活动星系核由大质量（M $_*\gtrsim10^{10}$ M $_{\odot}$）SF主序星星系组成，平均亮度低于BPT选择的活动星系核。由于HeII线模糊，我们重新审视我们的人口普查会计不完整的影响，由于HeII的灵敏度限制的MANGA。因此，我们得到的MANGA中活动星系核的比例（11%）比仅BPT普查（9%）增加了，对于质量比$10^{10}$ M $_{\odot}$更大的星系，这一比例进一步增加到14%;有趣的是，在SF主序星上，这一比例增加了约2倍。大量的活动星系核在SF星系点显着的，同时代的恒星形成和黑洞吸积，一致的流体动力学模拟的结果和淬火方案的重要影响。鉴于探索前所未有的高红移与JWST和新的地面设施，通过新的发射线诊断重新审视标准的BPT分类是发现活动…
2023-02-08 astro-ph.GA
Strong nebular HeII emission induced by He$^+$ ionizing photons escaping through the clumpy winds of massive stars
本文提出单一WR星在星风充分块状化并允许硬电离光子逃逸时，可作为星云HeII发射的强源，从而解释了观测到的HeII发射星系中的HeII与Hβ发射线比值。
2025-04-01 astro-ph.GA astro-ph.SR
The search for Population III: Confirmation of a HeII emitter with no metal lines at z=10.6
研究确认了z=10.6处的HeII发射体，通过高分辨率光谱证实，且无金属线，支持第三类恒星的解释。
2026-04-06 astro-ph.CO astro-ph.GA
New insight on the far-UV SED and HeII emission from low metallicity galaxies
了解低金属丰度星系的电离光谱对于早期/遥远星系发射线观测的建模和解释具有重要意义。虽然现在存在一套广泛的恒星演化，大气，人口合成和光电离模型，考虑到许多物理过程，所有的模型都面临一个共同的问题：无法解释星云HeII发射的存在，这是在许多低金属量星系中观察到的，无论是在紫外光谱和光学光谱。文献中提出了几种可能的解释，包括沃尔夫-拉叶（WR）星、双星、超大质量恒星、X射线源或激波。然而，到目前为止，还没有人能够解释主要的观察结果。我们简要地讨论了HeII的问题，现有的经验数据，并结合X射线，光学和其他研究观察到的趋势。我们提出了一个简单而一致的物理模型，表明X射线双星可以解释长期存在的星云HeII问题。我们的模型在Schaerer等人（2019）中描述，成功地解释了在低金属量星系和单个星系的大样本中观测到的星云HeII发射的趋势和强度，这些星系已经被详细研究和多波长观测。我们的研究结果具有特别重要的意义，在早期宇宙中的星系光谱的解释，这将获得与即将到来的和未来的设施。
2019-11-22 astro-ph.GA
On the nature and physical conditions of the luminous Lya emitter CR7 and its rest-frame UV components
我们提出了新的HST/WFC 3观测和重新分析VLT数据，以揭示最明亮的Ly $α$发射体在z=6.6，CR 7的多个UV团块的连续性，可变性和静止帧UV线。我们的重新减少，通量校准的X射线光谱的CR 7揭示了HeII发射线的观测沿莱曼α（Lya）发射的主轴与最好的看到的条件。HeII在空间上偏离Lya发射峰+0.8“，并且它被发现朝向团簇B。我们的WFC 3棱晶光谱检测到CR 7的簇A的UV连续谱，产生与$β=-2.5^{+0.6}_{-0.7}$和$M_{UV}=-21.87^{+0.25}_{-0.20}$的幂律。未发现任何UV团块自身存在显著变异性，但从2012年至2017年，F110 W中的CR 7总体上存在暂定（约2.2 $σ$）增亮。HST棱栅数据未能稳健地检测到任何团块中的静止帧UV线，这意味着通量<2 × 10 $^{-17}$ erg s $^{-1}$ cm $^{-2}$（3 $σ$）。我们进行云建模，以限制CR 7的金属性和电离性质。CR 7似乎正在活跃地形成恒星，而在A团中没有任何明显的活动星系核活动，这与~0.05-0.2 Z $_{\odot}$的金属丰度一致。组分C或B和C之间的团簇间组分可容纳高电离源。我们的研究结果强调了空间分辨信息的需要，以研究早期星系的形成和组装。
2018-10-10 astro-ph.CO astro-ph.GA
The Pristine HeII Emitter near GN-z11: Constraining the Mass Distribution of the First Stars
Università degli Studi di Firenze（佛罗伦萨大学）；INAF/Osservatorio Astrofisico di Arcetri（意大利国家天体物理研究所阿切尔奇天文台）；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 College London（伦敦大学学院物理与天文系）；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）；Scuola Normale Superiore（比萨高等师范学院）；Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik（马克斯·普朗克地外物理研究所）
通过分析GN-z11附近He II发射体的观测数据，研究首次金属自由恒星的质量分布，发现其质量分布倾向于顶部较重，排除了陡峭的IMF，为第一代恒星的IMF提供了新的约束。
2026-04-24 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.SR
Photon leaking or very hard ionizing radiation? Unveiling the nature of heII-emitters using the softness diagram
具有星云HeII辐射的恒星形成星系包含非常高能的电离辐射源，这可以被认为是早期宇宙再电离的主要贡献者。因此，为这些源的等效有效温度（T*）提供可靠的绝对标度是非常重要的。我们使用所谓的软度图研究了一个局部（z< 0.2）恒星形成星系的样本，该样本显示了光学星云HeII发射，涉及两个连续电离阶段中两种元素的发射线（例如，[SII]/[SIII]对[OII]/[OIII]）。我们第一次使用HeI/HeII的比例在这些图中，以探索更高的范围内的T* 预期在这些objects.We建立网格的光电离模型，涵盖不同的黑体温度，模型集群的气氛，和密度有界的几何形状来解释样品中观察到的条件。我们验证了使用的软度图，包括发射线比HeI/HeII结合黑体光电离模型可以提供一个绝对规模的T* 为这些对象。类贝叶斯编码的应用表明，星系样本的T* 在50-80 kK的范围内，平均值高于60 kK。这些高温值的平均值只能用几乎不含金属的恒星的星团模型来重现，尽管这样的电离源不能解释超过1 σ的最高T* 值，也不能解释在软度图中观察到的色散。根据我们的光电离模型，大多数样本星系可能会在一定程度上受到电离光子泄漏的影响，呈现出平均光子吸收分数为26%或更高，这取决于电离星系团的金属丰度假设。
2020-09-23 astro-ph.GA
Upper limits on the mass and luminosity of Population III-dominated galaxies
在这里，我们推导出人口III（POPIII）占主导地位的原星系的质量和光度的上限的基础上崩溃的原始气体的角动量损失的影响下，通过Ly $α$辐射阻力和气体吸积到银河系中心。我们的模型预测，z ~ 7的POPIII星系由具有$M_{\rm halo} \sim 1.5 \times 10^{8} - 1.1 \times 10^{9} \rm ~M_{\odot}$的晕所承载，它们具有Ly $α$光度为$L_{\rm Lyα} \sim 3.0 \times 10^{42} - 2.1 \times 10^{43}$ erg/s，恒星质量为$M_{\rm star} \sim 0.8 \times 10^{5} - 2.5 \times 10^{6} \rm ~M_{\odot}$，由于Ly $α$辐射压，流出气体的速度为$V_{\rm out} \sim 40$ km/s。我们发现，POPIII星系候选人CR 7违反了恒星质量和Ly $α$光度的限制，因此不太可能是一个POPIII星系。在z ~ 7处，以POPIII为主的星系的HeII谱线发射比Ly $α$低1- 3个数量级，它们具有高的Ly $α$等效宽度，大于300 $Å$，应该在明亮的恒星形成星系附近被发现。HeII 1640 $Å$系列是下一代望远镜的理想选择，如JWST或TMT。
2016-12-15 astro-ph.GA
JWST-JADES. Possible Population III signatures at z=10.6 in the halo of GN-z11
本文利用 JWST/NIRSpec 在 z=10.6 星系 GN-z11 晕中发现高等效宽度 HeII1640 发射且无金属线，提出其可能源于星族 III 恒星光致电离，并排除了 PopII 恒星和 AGN 的主要贡献，为早期宇宙第一代恒星的存在提供了重要观测证据。
2024-04-16 astro-ph.CO astro-ph.GA
The Active Galactic Nuclei in the Hobby-Eberly Telescope Dark Energy Experiment Survey (HETDEX) III. A red quasar with extremely high equivalent widths showing powerful outflows
本文报道了在Hobby-Eberly望远镜暗能量实验巡天（HETDEX）中观测到的一个活动星系核（AGN），它具有极高的等效宽度（EW），在静止坐标系中EW（LyA+NV，rest）>921 AA，在z~2.24处，是高EW AGN的典型例子。在HETDEX光谱中未检测到连续水平，因此测量的EW是下限。在HETDEX的波长范围内（3500 AA - 5500 AA），在LyA+NV、CIV处检测到显著发射线（> 7 sigma），在HeII处检测到中等发射线（~ 4 sigma）。根据Hyper Suprime-Cam-HETDEX联合调查，r波段的星等为24.57，在5 σ时的检测限为r=25.12。LyA的发射线跨越一个清晰分辨的区域，直径约为10 arcsec（85 kpc）。LyA线轮廓是强烈的双峰。光谱分解的蓝色气体和红色气体Ly $α$的发射间隔约为1.2 arcsec（10.1 kpc），视线速度偏移约为1100 km/s。这个来源可能是一个具有强风的模糊活动星系核。
2022-10-23 astro-ph.GA
Predicting the Observability of Population III Stars with ELT-HARMONI via the Helium $1640{\rmÅ}$ emission line
到目前为止，还没有发现第三星族（Pop.III）恒星，但是随着我们进入超大型望远镜的时代，这种情况可能会改变。一个可能的Pop.III恒星的示踪物是HeII $\lambda1640$发射线，它可以被欧洲极大望远镜（ELT）上的谐波摄谱仪在很宽的红移范围（$2\leq z\leq14$）内探测到。通过对宇宙学、AMR流体动力学模拟NewHorizon中的星系进行后处理，结合Pop.III恒星的理论光谱能量分布（SED）和辐射传输（分别为Yggdrasil模型和云查找表），我们能够计算单个星系的HeII $\lambda1640$通量。从模拟10小时的观测这些星系，我们表明，HARMONI将能够检测到Pop.III恒星的星系高达$z\sim10$提供Pop.III恒星有一个头重脚轻的初始质量函数（IMF）。此外，我们发现，如果第III类恒星的IMF与第I类恒星相似，那么只有当第III类恒星质量超过$10^{7}{\,M}_\odot\,{\rm yr}^{-1}$（平均恒星年龄$<1{\rm Myr}$在$z=4$）时，才能观测到HeII $\lambda1640$线。最后，我们能够确定所需的最小内在流量的谐波检测流行。III星在一个星系高达$z=10$。
2021-01-05 astro-ph.GA astro-ph.IM
Resolved galactic superwinds reconstructed around their host galaxies at z>3
本文详细分析了在z=3.038和z=3.754的已知星系附近探测到的两个巨大的莱曼α弧，它们被大质量星系团MACS 1206（z=0.44）透镜化。在深MUSE观测中发现的Lya星云呈现出一个双峰轮廓，其中一个占主导地位的红色峰值表明膨胀/流出运动。其中一条弧在星系团的爱因斯坦半径周围延伸了1'，解析了一个由三个恒星形成星系组成的星系群周围kpc尺度的线发射气体的速度场，这些星系的大小为0.3-1.6L*，z=3.038。第二个弧跨越15“的大小，大致以一对低质量的Lya发射体为中心，在z=3.754处为~0.03L*。z=3.038星系群中的三个星系都表现出明显的阻尼Lya吸收（DLA）和几条金属吸收线，以及星云发射线如HeII 1640和CIII] 1906，1908。Lya的辐射似乎从恒星形成区域延伸到更远的距离，每个星系中心的表面亮度受到抑制，这表明存在1-5 kpc大小的尘埃流出锥。有显着的空间变化的Lya线的配置文件，与存在一个陡峭的负速度梯度在一个连续的高柱密度气体流从恒星形成区域到一个低密度的晕环境。虽然观测到的紫外线星云线比没有显示星系活动星系核活动的证据，观测到的Lya信号可以解释为共振散射和复合辐射的组合，由于电离光子从附近的恒星形成区域逃逸的光电离。这些观测提供了迄今为止最详细的见解，与恒星形成星系相关的星系超级风的运动学被认为是负责星系际介质中的化学富集。
2021-04-12 astro-ph.GA
The CALYMHA survey: Lya luminosity function and global escape fraction of Lya photons at z=2.23
本文介绍了用H-$α$校准Lyman-$α$（CALYMHA）的先导巡天和在z~2的Lyman-$α$（Lya）选择星系上的新结果.我们在艾萨克牛顿望远镜上使用定制的Lya窄带滤波器，旨在为z=2.23 Ha HiZELS调查提供匹配的体积覆盖。在这里，我们提出的第一个结果的COSMOS和UDS领域。我们的调查目前达到了3 $σ$线通量极限~ 4x 10 $^{-17}$ erg/s/cm $^{2}$，和Lya光度极限~10 $^{42.3}$ erg/s。我们发现在7.3 × 10 $^5$ Mpc $^{3}$上有188个Lya发射体，但也发现了大量对应于HeII、CIII和CIV发射线的其他线发射源。这些来源是重要的污染物，我们小心地去除它们，不像以前的大多数研究。我们发现在z=2.23处的Lya光度函数可以很好地用Schechter函数来描述，直到L~10 $^{43}$ erg/s，其中LPDMATHABMU erg/s，$ϕ^*=10^{-3.09+-0.08}$ Mpc $^{-3}$和$α$ =-1.75+-0.15。在L~10 $^{43}$ erg/s以上，在X射线活动星系核的驱动下，Lya光度函数变为幂律函数。我们发现Lya选择的发光体具有37 ± 7%的高逃逸分数，与Lya光度反相关，与Lya等效宽度相关。Lya发射体具有普遍存在的大（~40 kpc）Ly…
2016-11-25 astro-ph.CO astro-ph.GA
Candidate Population III stellar complex at z=6.629 in the MUSE Deep Lensed Field
我们在MUSE深透镜场（MDLF）中观测到了哈勃前沿场星系团MACS~ J 0416在z=6.629（S/N~18）处的强透镜（μ>40）Lya辐射。专用透镜模拟意味着Lya发射区域必然穿过焦散。Lya的弧形形状在观测平面上延伸了3弧秒，是两个合并的多个图像的结果，每个图像的去透镜Lya光度L<~2.8 x 10^（40）erg/s，来自一个有限的区域（< 150 pc有效半径）。在S/N~2处叠加近红外波段后，几乎没有观测到空间分辨的HST对应物，对应的观测（本征）星等m_（1500）>~30.8（>~35.0）。如果IGM传输是T（IGM）<0.5，则推断的剩余帧Lya等效宽度是EWo > 1120 A。低光度和极大的Lya EWo与由几十颗恒星（~ 10^4 Msun）组成的星族~III恒星复合体的情况相匹配，该复合体辐射穿过焦散线的HII区域。虽然Lya和恒星连续光谱是在这个红移下观测到的最微弱的光谱之一，但连续光谱和Lya的辐射可能会受到微分放大的影响，这可能会使EWo的估计产生偏差。前面提到的HST探测倾向于大的EWo，使得这样一个微弱的Pop~III候选者成为詹姆斯·韦伯太空望远镜和超大望远镜的关键目标。
2020-03-05 astro-ph.GA
MUSE Analysis of Gas around Galaxies (MAGG) -- III: The gas and galaxy environment of z = 3-4.5 quasars
本文对MUSE星系团周围气体分析（MAGG）巡天中的27个z = 3 - 4.5亮类星体的环境进行了研究。通过中等深度的MUSE观测（每个场4小时的目标），我们通过同时研究类星体宿主晕中扩展气体星云和Lyalpha发射体（LAEs）的性质来研究类星体对其周围环境的影响。我们检测到扩展（高达~100千秒差距）Lyalpha发射周围的所有MAGG类星体，发现一个非常弱的红移z = 3和z = 6之间的演变。通过叠加MUSE数据管，我们确信地检测到CIV的扩展发射，并且仅略微检测到扩展HeII高达~40 kpc，这意味着气体是金属富集的。此外，我们的观测结果显示，在距离根据星云发射估计的类星体系统红移300公里/秒以内，LAE的密度显着过高。这些LAEs的光度函数和等效宽度分布显示出与远离类星体的LAEs相似的形状，这表明大多数这些源的Lyalpha发射并没有被类星体辐射或与类星体环境相关的其他过程显着增强。在这个框架内，观测到的LAE超密度和我们的运动学测量意味着z = 3 - 4.5的明亮类星体由质量范围为~10 ^{12.0}-10 ^<$12.5} Msun的晕托管。
2021-03-02 astro-ph.GA
Nebular emission from young stellar populations including binary stars
本研究构建融合双星过程的GALSEVN模型，揭示双星对年轻星系星云发射线的关键作用，复现了此前难以解释的HeII/Hβ比值，并修正了X射线双星贡献的相关认知，为星系物理研究提供新工具。
2023-12-13 astro-ph.GA astro-ph.HE
The Effects of Stellar Population and Gas Covering Fraction on the Emergent Lyman Alpha Emission of High-Redshift Galaxies
我们对红移1.85<z<3.49的恒星形成星系的复合静止框架远紫外（FUV）光谱和光学光谱进行了联合建模，以推断大质量恒星、电离ISM和中性ISM的关键性质，目的是研究影响Ly-alpha（Lya）光子产生和逃逸的主要因素。我们的样本由136个星系组成，其深Keck/LRIS和MOSFIRE光谱分别覆盖Ly-beta到CIII] 1907，1909;以及[OII]，[NeIII]，H-beta，[OIII]，H-alpha，[NII]和[SII]。光谱和光电离模型表明，星系是一致的恒星星族合成模型，包括恒星双星的影响。在我们的样本的动态范围内，恒星和星云的丰度与Lya等效宽度W（Lya）的变化很小，年龄和W（Lya）之间只有一个边缘的反相关。电离光谱形状的推断范围不足以单独解释W（Lya）的变化。相反，覆盖部分的光学厚HI似乎是调制逃逸的Lya的主要因素，与大多数的Lya光子在下桶观测星系逃逸通过低柱密度或电离通道的ISM。我们的分析表明，一个高的恒星形成率表面密度，西格玛_SFR，特别是当与一个低星系势（即，低恒星质量），可以帮助减少覆盖分数和减轻Lya光子的逃逸。最后，我们讨论的影响，我们的研究结果的逃逸电离辐射在高红移。
2021-11-20 astro-ph.GA
Diffuse Gas in Galaxies Sheds New Light on the Origin of Type Ia Supernovae
我们测量了被动演化（“退休”）星系中HeII $λ$ 4686星云发射的强度，旨在限制它们的热吸积白矮星（WD）在Ia型超新星（SNe Ia）的单简并（SD）场景中的人口。在SD方案中，WD燃烧从伴星吸积的富氢物质，它成为电离紫外线辐射的强大来源。如果在星系中存在大量这样的辐射源，那么在星际介质中HeII的复合谱线中会有很强的辐射。为了验证这一猜想，我们从斯隆数字巡天中选取了11500个恒星年龄>1 Gyr、没有活动星系核活动迹象的发射线星系，并将它们的光谱加入到恒星星族年龄的仓中。我们首次在退休星系中探测到HeII $λ$ 4686星云辐射，发现它明显弱于SD方案中的预期，特别是在最年轻的年龄段（1-4 Gyr），那里的超新星Ia速率最高。相反，所观察到的HeII $λ$ 4686星云发射的强度是一致的后渐近巨型分支星是唯一的电离源，在所有年龄箱。这些结果限制了光球温度（$T_{\rm eff}$）在~（1.5-6）$\cdot 10^5$ K范围内的吸积WD的数量，使其不超过观测到的超新星Ia速率的~5-10%。相反，如果Ia型超新星的所有WD祖细胞都经历了$T_{\rm eff}$ ~（1.5-6）$\cdot 10^5$ K的稳定核燃烧阶段，那么在这个阶段，它们的质量增加不会超过~0.03 $M_\odot$。
2014-05-27 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
The Brightest Ly$α$ Emitter: Pop III or Black Hole?
CR 7是迄今为止已知的最亮的$z=6.6 \, {\rm Ly}α$发射体（LAE），Sobral等人（2015）的光谱跟踪表明CR 7可能拥有星族（Pop）III星。我们研究这种解释使用宇宙流体动力学模拟。几个模拟的星系显示出与CR 7中观察到的相同的“Pop III波”模式。然而，为了重现CR 7 ${\rm Ly}α$ /HeII 1640谱线的极端亮度（$L_{\rm α/He II}$），需要一个头重脚轻的IMF和一个巨大的（$>10^{7}{\rm M}_{\odot}$）PopIII爆发，年龄为$<2$ Myr。假设观测到的${\rm Ly}α$和HeII发射特性是Pop III的典型特征，我们预测在COSMOS/UDS/SA 22场，$z=6.6$和$L_α >10^{43.3}{\rm erg}\,{\rm s}^{-1}$的30个LAE中有14个也应该拥有Pop III恒星，产生可观测的$L_{\rm He II}>10^{42.7}{\rm erg}\,{\rm s}^{-1}$。作为另一种解释，我们探讨了CR 7是由直接坍缩黑洞（DCBH）吸积提供动力的可能性。我们的模型预测的$L_α$，$L_{\rm He II}$，和X射线光度与观测结果一致。无论如何，CR 7的观测特性表明，这个星系最有可能是由原始气体形成的来源提供动力的。我们建议进一步的X射线观测…
2015-08-03 astro-ph.CO astro-ph.GA
Deep HeII and CIV Spectroscopy of a Giant Lyman alpha Nebula: Dense Compact Gas Clumps in the Circumgalactic Medium of a z~2 Quasar
Cantalupo等人（2014）最近发现了与类星体UM 287（z=2.279）相关的最大（~500 kpc）和明亮的Ly-alpha星云，这对我们目前对拥有大质量z~2星系的晕的天体物理学的理解提出了巨大的挑战。要么需要巨大的冷气体库$M\simeq10^{12}$ $M_{\odot}$，超过预期的可用重子质量，要么必须调用高分辨率宇宙学模拟中不存在的极端气体聚集因子。然而，仅对Ly-alpha发射的观测无法区分这两种情况。我们已经获得了有史以来最深的光谱积分的HeII和CIV线的目标，检测扩展线发射，但检测到3 $σ$限制SB $\simeq10^{-18}$ erg/s/cm $^2$ /arcsec $^2$线。我们构建了预期的发射光谱模型，在很可能的情况下，星云是由中央超亮类星体的光电离供电。没有探测到HeII意味着星云辐射来自质量为$M_{\rm c}\lesssim6.4\times10^{10}$ $M_{\odot}$的冷气体，其尺度约为200 kpc，分布在一个非常密集（$n_{\rm H}\gtrsim3$ cm $^{-3}$）和紧凑（$R\lesssim20$ pc）的云群中，这显然是目前的宇宙学模拟无法解决的。考虑到Ly-alpha线（$v\simeq$ 500 km/s）所显示的大气体运动，尚不清楚这些云如何在不被流体动力学不稳定性破坏的情况下生存…
2015-04-14 astro-ph.CO astro-ph.GA
Diagnostics for PopIII galaxies and Direct Collapse Black Holes in the early universe
即将到来的观测设施将使早期宇宙的探索成为常规，可能探测大量金属丰度非常低的星系。因此，重要的是要有能够切实查明和区分金属丰度如此低的不同类别物体的诊断方法。我们使用新的光电离模型开发诊断图，涉及各种星云线。我们表明，这些图表的组合允许识别和歧视的早期宇宙中的以下类别的对象：PopIII和直接坍缩黑洞（DCBH）在原始环境中，PopIII和DCBH嵌入在稍微丰富的ISM（Z~10^{-5}-10 ^{-4}），（贫金属）PopII和活动星系核丰富的ISM。涉及静止帧光学线路（将由JWST访问）的诊断具有更好的区分能力，但静止帧UV诊断也可以提供非常有用的信息。有趣的是，我们发现像[OIII] 5007 A和CIV 1549 A这样的金属线可以保持相对较强的强度（相对于H-β和HeII 1640 A分别约为0.1-1倍），即使是在极贫金属的环境中（Z~10^{-5}-10 ^{-4}），这可能嵌入PopIII星系和DCBH。
2022-04-25 astro-ph.GA
Evidence for a direct collapse black hole in the Lyman-alpha source CR7
在再电离的整个过程中，最明亮的Lyα发射体能够电离它们自己的局部气泡。位于$z \approx 6.6$的CR 7星系因其异常明亮的Lyα和HeII 1640埃线发射的组合而脱颖而出，但没有金属线。因此，CR 7可能是第一个可能的年轻原始星暴或直接坍缩黑洞的候选宿主。高分辨率光谱显示Lyα和HeII谱线峰之间的$^{-1}$速度偏移为+160 km/s，而Lyα发射区的空间范围为$\sim 16$ kpc。这些观测数据表明，一个强中心源产生的外流信号。我们提出了一维辐射流体动力学模拟，结合精确的Lyα反馈和电离辐射的CR 7源的性质进行调查。我们发现，一个人口III星团与$10^5$ K黑体发射电离其环境过于有效地产生一个显着的速度偏移。然而，具有非热康普顿厚度光谱的大质量黑洞能够再现Lyα特征，这是由于更高的光子捕获和更长的潜在寿命。对于这两种源，Lyα辐射压在动力学上都很重要。
2016-05-10 astro-ph.GA
Understanding Lyman-alpha Nebulae at Low Redshift I: The Sizes, Powering, and Kinematics of "Green Bean" Galaxies
一个新的但罕见的空间扩展发射线星云样本，绰号“绿豆”，由于强烈的[OIII]发射而在z~0.3被发现，随后被证明是在高红移发现的莱曼α（Lya）星云的本地表亲。在这里，我们使用后续的APO/DIS光谱，以更好地了解如何将这些低红移的Lya星云与其他强发射线源进行比较。我们的光谱数据表明，低z Lya星云具有类似活动星系核的发射线比率，相对窄的线宽（FWHM<1000 km s^{-1}），发射线运动学类似于相同红移的2型活动星系核，证实它们是由具有典型电离连续统的2型活动星系核提供动力的。虽然低z Lya星云比紧凑的、恒星形成的绿豌豆星系更大、更不集中，但我们发现它们在r带浓度和大小方面类似于典型的2型活动星系核。根据这项初步研究，低z Lya星云似乎是2型活动星系核的一个子集，具有更蓝的光学连续带和高的[OIII]等效宽度，但具有可比的大小和相似的[OIII]运动学。这些特征可能简单地反映了这样一个事实，即低z Lya星云来自于2型活动星系核分布的高光度端，更高的核活动驱动更高的[OIII]等效宽度，更多的中心恒星形成导致更蓝的光学连续统。更深入的光谱跟踪完整的样本将进一步阐明这些问题，以及这些低z Lya星云和Lya星云人口在高红移之间的关系。
2019-10-07 astro-ph.GA
Reconstructing EUV spectrum of star forming regions from millimeter recombination lines of HI, HeI, and HeII
由于极紫外光子与星际介质相互作用的横截面很大，因此无法使用地面或空间望远镜直接探测遥远恒星形成区域的极紫外光谱。这使得EUV光谱受到很差的约束。H和He的毫米/亚毫米复合谱线可以从地面观测到，可以作为EUV的可靠探针。在这里，我们提出了一个研究的基础上ALMA观测的三个银河系超紧凑HII区和星爆区Sgr B2（M），其中我们重建的EUV光谱的关键参数使用毫米复合线HI，HeI和HeII。我们发现在所有的情况下，在13.6和54.4 eV之间的EUV光谱具有相似的频率依赖性：L_v ~ v ^{-4.5 +/-0.4}。我们比较了EUV光谱斜率的推断值与纯单恒星演化模型（Starburst 99）和二进制人口和光谱合成代码（BPASS）的预期值。我们发现，观察到的光谱斜率与模型预测不同。这可能意味着在HII区域中相互作用的双星的比例大大低于BPASS中假设的比例。该技术可以用来推断恒星形成区的EUV光谱，为研究λ< 912 A的光子产生率提供重要的信息，并可以作为星暴合成模型的校准，提高我们对遥远宇宙中恒星形成和再电离过程中电离通量性质的理解。
2020-09-08 astro-ph.GA astro-ph.SR
Metal-polluted Population III galaxies and How to Find Them
本文通过精确模拟PopIII星系发射演化，提出利用自污染阶段金属线和HeII发射的新诊断方法，在JWST JADES巡天中识别出9个候选星系，为发现第一代恒星宿主星系提供了有效途径。
2025-08-14 astro-ph.GA astro-ph.SR
Very massive stars at low metallicity: evolution, synthetic spectroscopy, and impact on the integrated light of starbursts
本研究通过演化模型和合成光谱，探讨低金属丰度下超大质量恒星对星暴集成光的影响，发现其演化取决于质量损失率假设，并影响HeII发射及电离光子产生。
2025-05-05 astro-ph.GA astro-ph.SR
Testing He II Emission from Wolf-Rayet Stars as a Dust Attenuation Measure in eight Nearby Star-forming Galaxies
本文利用沃尔夫-拉叶星 He II λ1640/λ4686 发射线比值测量八个邻近星系中的尘埃红化，并与紫外连续谱和巴耳末线方法比较，发现 He II 线红化偏高而紫外连续谱偏低，提示可能存在与年龄相关的系统差异。
2023-11-28 astro-ph.GA
The Lyman-alpha Halos of Galaxies at z=2-3 in the Keck Baryonic Structure Survey
本研究基于凯克重子结构巡天数据，通过堆叠分析734个莱曼α选星系和119个连续谱选星系的窄带成像，利用指数拟合和前向建模技术表征z=2-3星系的大尺度莱曼α晕形态，发现所有子样本在星系周介质尺度上均为净发射体，且晕尺度与中心星系属性弱相关。
2025-05-21 astro-ph.GA
Catching the Nebular Needle in a Polluted Haystack: Line-emission Signatures from Population III-forming Pockets around Massive Galaxies at the End of Reionization
University of Texas at Austin（德克萨斯大学奥斯汀分校）；Cosmic Frontier Center, The University of Texas at Austin（德克萨斯大学奥斯汀分校宇宙前沿中心）；Sapienza, Università di Roma（罗马第一大学）；INFN, Sezione di Roma I（意大利国家核物理研究所罗马第一分部）；INAF-Osservatorio Astronomico di Roma（意大利国家天体物理研究所罗马天文台）；Weinberg Institute for Theoretical Physics, University of Texas at Austin（德克萨斯大学奥斯汀分校温伯格理论物理研究所）
利用dustyGadget宇宙学模拟，研究再电离末期大质量星系中第三族恒星团的HeII1640线发射可探测性，发现其亮度远超第二族恒星，但金属线不能排除第三族恒星存在，并提出基于Lyα、Hα、Hβ的候选体选择策略。
2026-06-12 astro-ph.GA
Lyman alpha Emitting Galaxies in the Nearby Universe
HI的Lya发射线本质上是天体物理星云光谱中最明亮的特征，使其成为一种非常有吸引力的观测工具，可以用来调查星系。此外，作为紫外共振线，Lya还具有一些独特的性质，这使得它可以用于研究ISM和电离恒星星族在所有宇宙时期的人口。在这篇评论中，我提出了一个总结Lya观测星系在附近的宇宙。在目前的设备可以达到的紫外星等下，只有约5%的本地星系群显示出超过20 μ m的Lya等效宽度（EW_Lya）。这一比例在更高的z值下急剧增加，但只有在局部宇宙中，我们才能详细研究星系并组装前所未有的多波长数据集。我讨论了许多本地Lya观测，表明当星系显示净Lya发射，他们无处不在地产生大晕散射Lya，占主导地位的积分亮度。我们讨论了如何全球EW_Lya和Lya逃逸分数（fescLya）更高（EW_Lya >~ 20 μ m和fescLya> 10%）的星系，代表较小的质量和年轻的本地对象的分布结束。这与各种性质有关，例如Lya发射体具有较低的金属含量（中值为12+log（O/H）~ 8.1）和尘埃变红。然而，星系外流的存在对于Lya线的多普勒偏移与HI的共振也是至关重要的，因为高EW_Lya只在风速超过~ 50 km/s的星系中发现。证据，然后组装成一个连贯的画面，并讨论了在进化序列的背景下，ISM加速和/或受流体不稳定性，这减少了散射的Lya的恒星形成驱动的反馈的要求。结论性意见的形式是对最紧迫的问题…
2015-05-27 astro-ph.CO astro-ph.GA
A search for Population III galaxies in CLASH. I. Singly-imaged candidates at high redshift
据预测，第三族星系存在于高红移的位置，当受到前景星系团的引力透镜作用时，可能会变得足够明亮，足以用现有的望远镜探测到。第三星族星系表现出强烈的Lya发射，应该进一步从宽带测光，因为他们不寻常的颜色识别。在这里，我们报告的搜索这样的对象在z > 6的图像数据从星团透镜和超新星调查与哈勃（CLASH），涵盖25个星系团在16个过滤器。我们的选择算法返回了五个具有类似Lya颜色特征的单一图像候选者，对于这些候选者，使用当前8-10米级望远镜的地基光谱学应该能够测试Lya线的预测强度。这五个天体都没有被包括在以前的高红移星系候选者的CLASH汇编中。然而，当大网格的光谱合成模型应用到这些对象的研究，我们发现，只有两个这些候选人是显着更好地拟合人口III模型比更平凡，低金属量的恒星星族。
2015-02-19 astro-ph.CO astro-ph.GA
