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 THESAN project: properties of the intergalactic medium and its connection to Reionization-era galaxies
高红移星系际介质（IGM）和原始星系群正迅速成为河外天文学的新前沿。我们调查的IGM属性和它们的连接到星系在$z\geq5.5$电离光子逃逸和暗物质的性质不同的假设下，采用我们的新的THESAN辐射流体动力学模拟套件，旨在提供一个全面的图片的出现在一个完整的再电离的背景下的星系。我们的模拟有现实的“晚”再电离的历史，匹配全球IGM属性的可用约束，并再现最近观察到的电离光子的平均自由程的快速演变。我们还检查了高z Lyman- $α$传输。光学深度的演变与数据是一致的，其分布表明，甚至比模拟更晚的再电离，虽然具有很强的灵敏度源模型。我们表明，这两个未知数的影响可以解开特征的光谱形状和分离的莱曼- $α$传输区域，开辟了可能性，以观测约束。对于第一次在模拟中，THESAN再现调制的莱曼- $α$通量作为星系距离的函数，展示了耦合一个现实的星系形成模型与适当的辐射流体动力学的力量。我们发现这个功能是非常敏感的再电离的时间，而相对不敏感的源模型。总的来说，THESAN产生了一个现实的IGM和星系人口，为未来分析高z宇宙提供了一个强大的框架。
2022-01-27 astro-ph.CO astro-ph.GA
Semi-analytic forecasts for JWST -- V. AGN luminosity functions and helium reionization at z = 2-7
早期宇宙中形成的活动星系核（AGN）被认为是导致星系际氦再电离的硬电离光子的主要来源。然而，高红移活动星系核的数密度和光谱性质在很大程度上仍然不受约束。在这项工作中，我们利用各种各样的可用的观测校准的物理信息模型，以提供在整个再电离时代的AGN的作用的估计。我们提出了活动星系核的光度函数在各种波段之间的z = 2至7预测的成熟的圣克鲁斯半解析模型，其中包括建模的黑洞吸积和活动星系核的反馈。然后，我们结合预测的活动星系核人口的电离光子产生率，这取决于吸积超大质量黑洞的质量和吸积率的自洽估计的物理谱模型。然后，我们耦合预测的共动电离发射率与分析模型计算星系际氦和氢随后的再电离历史。这项工作表明，耦合物理动机的分析或半分析技术，以捕捉多尺度的物理过程，在广阔的尺度范围内（在这里，从活动星系核吸积盘的宇宙尺度）的潜力。我们的物理模型预测的内在电离光子预算远高于许多文献中的估计，这意味着氦再电离可以轻松地完成，即使具有相对较低的逃逸分数。我们还预测活动星系核的人口，预计将在未来的\emph{James Webb Space Telescope}调查。
2021-09-27 astro-ph.CO astro-ph.GA
The Quenching of the Ultra-Faint Dwarf Galaxies in the Reionization Era
我们提出了对六个超暗矮星系的恒星形成历史的新约束：牧夫座I，猎犬座II，后发座Berenices，武仙座，狮子座IV和大熊座I。我们的分析采用了高精度测光与哈勃太空望远镜上的高级相机测量，中分辨率光谱获得的深度成像多目标光谱仪上的W.M. Keck天文台，并更新了适合于这些星系的丰度模式的Eschera-Regina等时线。其中五颗银河系卫星的数据最适合恒星形成历史，其中至少75%的恒星在z~10（13.3 Gyr前）形成。所有的星系都与80%的恒星形成于z~6（12.8 Gyr ago）和100%的恒星形成于z~3（11.6 Gyr ago）相一致。这些星系同样古老的人口支持这样的假设，即在最小的暗物质子晕中的恒星形成受到全球外部影响的抑制，例如宇宙的再电离。
2014-10-02 astro-ph.CO astro-ph.GA
The Little Engines That Could? Globular Clusters Contribute Significantly to Reionization-era Star Formation
贫金属球状星团（GC）数量众多且古老，这表明它们可能是再电离时代电离辐射的重要贡献者。从观测到的老GC的数密度和恒星质量函数出发，计算了GC对高红移宇宙（$z=0$）紫外光度函数（UVLF）的贡献。即使在绝对最小的假设下--GC没有中断，GC恒星的质量从早期到现在没有减少-- GC恒星的形成对哈勃太空望远镜（HST; $M_{1500} \approx -17$）可以观测到的光度下的UVLF的贡献也是不可忽略的。如果像大多数解释GC化学异常的模型所预测的那样，GC的恒星质量在过去明显更高，那么在现有的深场观测中，GC在许多星系的紫外辐射中占主导地位。另一方面，很难将观测到的UVLFS与要求恒星出生时质量超过现今恒星质量10倍以上的模型相协调。詹姆斯·韦伯太空望远镜将能够直接探测到基本上所有明亮星系中$z \sim 6$的单个GC，以及UVLF膝盖以下的许多星系，对于这里考虑的大多数情况。在HST透镜场中具有$-19 \lesssim M_{1500} \lesssim -14$的高$z$星系子集的性质表明它们实际上可能是形成中的GC。
2018-06-06 astro-ph.CO astro-ph.GA
Constraining the luminosity function of active galactic nuclei through the reionization observations in the SKA era
来自活动星系核（AGN）的紫外（UV）和X射线光子可以吸收星系际介质（IGM）中的氢。我们求解了高红移活动星系核周围的辐射转移，计算了IGM中性氢的21厘米线辐射，得到了再电离时期亮温的径向分布。电离分布延伸超过10 [Mpc]共移动距离，可以观察到10 [arcmin]的数量级。通过平方公里阵列（SKA）高灵敏度观测估算射电星系数，利用Fisher分析方法研究了AGN在宇宙时间内三种演化模型的光度函数参数约束能力。我们发现，每个参数的误差被限制在百分之几时，活动星系核是足够明亮的高红移。我们还调查了进一步的参数约束的可能性，未来的观察超越时代的SKA。
2021-04-12 astro-ph.GA
Cosmic Reionization in the JWST Era: Back to AGNs?
基于JWST发现的早期宽线AGNs，本研究重新评估了AGNs作为宇宙再电离唯一驱动力的情景，基准模型显示其能解释氢和氦的再电离过程及观测约束。
2024-07-29 astro-ph.CO astro-ph.GA
Cross-correlating 21cm intensity maps with Lyman Break Galaxies in the post-reionization era
我们研究了Lyman Break Galerkin（LBG）的空间分布与$z\sim[3-5]$的21 cm强度映射信号之间的互相关。在这些红移，星系反馈应该只会轻微影响物质的功率谱，中性氢的分布是独立的类星体光谱的约束。使用高分辨率的N体模拟，填充中性氢后验，我们预测预期的LBG-21厘米交叉光谱及其误差为21厘米的领域所观察到的平方公里阵列（SKA 1-LOW和SKA 1-MID），结合光谱LBG调查具有相同的体积。对于这种设置，可以用比21 cm自谱高约10倍（并且低至约4倍小的尺度）的信噪比（SNR）检测交叉功率，其中SNR仅非常弱地依赖于红移和LBG群体。我们还表明，虽然21厘米自动和LBG-21厘米交叉光谱可以可靠地恢复后，清洁平滑光谱前景污染，只有交叉功率是鲁棒的有问题的非平滑前景，如偏振同步辐射。
2015-12-08 astro-ph.CO astro-ph.GA
A spectroscopic search for AGN activity in the reionization era
莱曼α（Ly $α$）发射在四个明亮的[O III]强恒星形成星系的样本中无处不在，红移超过7，这使得人们认为，与它们更暗、数量更多的同类相比，这种发光源代表了一种独特的种群。在再电离时期出现的Ly $α$发射可能表明，这些来源产生了早期的电离泡，这是由于它们异常强烈的辐射，可能是由于活动星系核的存在。为了检验这一假设，我们已经获得了长积分光谱与XSHOOTER的VLT的三个$z\simeq$ 7源选择具有相似的亮度和突出的过剩通量在IRAC 3.6或4.5 $μ$ m波段，通常归因于强[O III]发射。我们在凯克望远镜上使用MOSFIRE获得了其中一个$z$ =7.15星系的额外光谱。对于这一点，在我们的样本中最充分研究的来源与最强的IRAC过剩，我们检测到突出的星云发射从He II和NV指示的非热源。对于在$z$ =6.81和$z$ =6.85的其它两个源，对于其没有先前的光学/近红外光谱最初可用，在一个中看到Ly $α$，在另一个中看到CIII]发射。虽然一个温和的样本，我们的研究结果进一步支持的假设，强烈的[O III]排放的现象优先与源躺在早期电离气泡。然而，即使我们的一个源在$z$ =7.15处清楚地表明存在非热辐射，这种电离气泡可能不是以这种方式唯一出现的。我们讨论了JWST扩展这种具有挑战性的诊断研究的独特优势。
2017-08-17 astro-ph.CO astro-ph.GA
The Star Formation Rate in the Reionization Era as Indicated by Gamma-ray Bursts
高红移的伽马射线暴（GRB）为研究早期宇宙的各个方面提供了一个非凡的机会，包括宇宙恒星形成率（SFR）。受最近两个z最高的GRB，GRB 080913在z = 6.7和GRB 090423在z = 8.1，和超过四年的斯威夫特观测的启发，我们首先确认，GRB率不跟踪SFR在一个公正的方式。校正这一点，我们发现，隐含的SFR超过z = 8是一致的LBG为基础的测量后，占看不见的星系在暗端的紫外光度函数。我们证明，这为在6 < z < 8范围内的恒星形成提供了支持，足以使宇宙重新形成。
2009-09-18 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Rapid Decline of Lyman-alpha Emission Toward the Reionization Era
观测到的z>6.5的强莱曼α发射星系的亏损归因于星系际介质（IGM）中中性氢的增加和/或星系性质的演变。为了研究这一点，我们使用Mosfire对z>7星系进行了非常深的近红外光谱分析。我们使用两种方法测量z~8处的莱曼α分数（z=7.7处的组合光度红移峰）。首先，我们使用广泛的模拟直接推导出NLyα/Ntot，以纠正不完整性。其次，我们使用了贝叶斯形式（由Treu等人在2012年引入），将z>7的星系光谱与z~6的莱曼α等效宽度（WLyα）分布模型进行了比较。我们探索了两个简单的演化场景：平滑演化，其中莱曼α在所有星系中以恒定的因子衰减（可能是由于星系演化过程或IGM不透明度缓慢增加），以及斑块演化，其中莱曼α在某些部分的星系中被阻挡（可能是由于IGM仅沿某些部分的视线不透明）。与直接方法相比，贝叶斯形式主义具有更强的约束条件。将我们的数据与文献中的数据相结合，我们发现在z~8处，与z~6值相比，使用平滑和斑块场景时，莱曼α分数下降了>3倍（84%置信区间）。此外，我们发现了一个初步的证据表明，数据有利于补丁的情况下顺利（与“积极”贝叶斯证据），扩大在z~7观察到更高的红移的趋势。如果这种减少是理论预测的再电离的结果，那么我们的数据意味着IGM中的体积平均中性氢分数>0.3，这表明宇宙的再电离正在进行中。
2014-09-24 astro-ph.CO astro-ph.GA
The Brightest Galaxies in the Dark Ages: Galaxies' Dust Continuum Emission During the Reionization Era
虽然一半的宇宙星光被尘埃吸收，并以长波长（3 $μ$ m-3 mm）再辐射，但与静止坐标系紫外和光学星系光度函数相比，红外到毫米星系光度函数（IRLF）的约束很差，特别是在z> 2.5时。在这里，我们提出了一个后向演化模型解释数计数，红移分布，并在红外和亚毫米天空的跨带通量密度的相关性，从70 $μ$ m-2毫米，使用的IRLF的再电离时代的模型。模拟亚毫米波地图是通过注入源根据规定的IRLF和流量密度从模型光谱能量分布，反映了在$0<z<5$尘埃恒星形成星系（DSFG）中观察到的SED的分布。我们探讨了两个极端的假设案例研究：一个尘埃贫乏的早期宇宙模型，其中DSFGs的贡献可以忽略不计（$<$ 10%）的综合恒星形成率密度在$z>4$，和一个交替的尘埃丰富的早期宇宙模型，其中DSFGs占主导地位的$\sim$ 90%的$z>4$恒星形成。我们发现，目前的submm/mm数据集并没有明确排除这些极端的模型。我们认为，未来的调查在2毫米将是至关重要的测量IRLF超过$z\sim4$。在本文中开发的模型框架作为一个独特的工具，多波长红外/亚毫米河外数据集的解释，并将使更精细的约束IRLF比可以从直接测量单个星系的综合尘埃排放。
2018-05-25 astro-ph.CO astro-ph.GA
Dust in the reionization era: ALMA observations of a $z$=8.38 Galaxy
我们报告的引力透镜Y波段辍学，A2744_YD4，从深哈勃空间望远镜成像的前沿场集群阿贝尔2744的详细分析。阿塔卡马大型毫米波阵列（ALMA）的波段7观测表明，近距离探测到了一个显著的1毫米连续通量，这表明一个光度红移为$z\simeq8$的恒星形成星系存在尘埃。深X-SHOOTER光谱证实了A2744_YD4的高红移身份，通过检测在红移$z$ =8.38的莱曼$α$发射。与ALMA检测的关联通过在相同的红移处的[OIII] 88 $μ$ m发射的存在来证实。虽然这两个发射功能只在4 $σ$水平显着，我们认为他们的联合检测和位置重合与高红移辍学的HST图像证实了物理关联。对现有光度数据和适度引力放大率（$μ\simeq2$）的分析表明，A2744_YD 4的恒星质量为$\sim$ 2 $\times$ 10 $^9$ M $_{\odot}$，恒星形成率为$\sim20$ M $_{\odot}$ /年，尘埃质量为$\sim$ 6 $\times$ 10 $^{6}$ M $_{\odot}$。我们讨论了宇宙再电离开始后仅$\simeq$ 2亿年形成这样一个尘埃团的影响。
2017-03-06 astro-ph.CO astro-ph.GA
A massive, neutral gas reservoir permeating a galaxy proto-cluster after the reionization era
本研究利用JWST/NIRSpec观测，在红移z=5.4的原星系团中发现巨型中性氢气体储库，其柱密度范围为10^21.7-10^23.5 cm^-2，挑战了现有宇宙学模拟，对理解宇宙再电离拓扑具有重要意义。
2024-07-08 astro-ph.CO astro-ph.GA
The star formation history of the Sextans dwarf spheroidal galaxy: a true fossil of the pre-reionization era
我们提出的恒星形成历史（SFH）的六分仪矮球状星系的基础上深档案$B$，$I$光度与Suprime-Cam在斯巴鲁望远镜专注于我们的分析的内部区域的星系，完全位于核心半径。在我们的SFH的错误，我们没有检测到任何金属丰度梯度沿所考虑的径向距离间隔。作为这项工作的主要结果，我们可以说，六分仪矮椭球停止形成小于$\sim1.3$陀螺大爆炸后，在相应的再电离时代结束的恒星。我们已经能够将恒星形成的主爆发的持续时间限制在$\sim0.6$ Gyr。从超新星（SNe）在恒星形成的短暂插曲中释放的机械光度的计算，有强烈的迹象表明SNe可能在六分仪的命运中发挥了重要作用，通过几乎完全去除气体成分，从而阻止了长时间的恒星形成。
2018-01-24 astro-ph.GA
Chasing the beginning of reionization in the JWST era
本文利用辐射转移模拟对比不同再电离起止模型，发现多数观测更支持再电离开始较晚且在 z≈5 结束，同时指出现有探针间仍存在潜在不一致。
2025-05-13 astro-ph.CO astro-ph.GA
Mapping reionization bubbles in the JWST era I: empirical edge detection with Lyman alpha emission from galaxies
针对单星系Lyα测量受内禀发射变化限制的问题，本文提出基于星系集合Lyα光谱的天空平面边缘检测与视线距离算法，可在JWST可行观测条件下稳健恢复半径≳10 cMpc的再电离气泡。
2024-11-06 astro-ph.CO astro-ph.GA
Influence of the Spectral Energy Distribution of Reionization-Era Sources on the Lyman-$α$ Forest
Ludwig-Maximilians-Universität München (LMU)（慕尼黑路德维希-马克西米利安大学）；Univ Lyon, Univ Lyon1, Ens de Lyon, CNRS, CRAL UMR5574（里昂大学，里昂第一大学，巴黎高等师范学校里昂分校，法国国家科学研究中心，CRAL）；School of Physics and Astronomy, University of Nottingham（诺丁汉大学物理与天文学学院）；SISSA - International School for Advanced Studies（国际高等研究学院）；INFN – National Institute for Nuclear Physics（意大利国家核物理研究所）；IFPU, Institute for Fundamental Physics of the Universe（宇宙基础物理研究所）；INAF, Osservatorio Astronomico di Trieste（的里雅斯特天文台）；ICSC - Centro Nazionale di Ricerca in High Performance Computing, Big Data e Quantum Computing（高性能计算、大数据和量子计算国家研究中心）；Kavli IPMU (WPI), UTIAS, The University of Tokyo（东京大学 Kavli 宇宙粒子与宇宙学研究所）；Center for Data-Driven Discovery, Kavli IPMU (WPI), UTIAS, The University of Tokyo（数据驱动发现中心）
研究电离时期源的光谱能量分布对Lyman-α森林的影响，通过模拟不同SED模型探讨其对星际介质和森林结构的作用。
2026-01-24 astro-ph.GA
The ALMA Reionization Era Bright Emission Line Survey (REBELS): The molecular gas content of galaxies at z~7
该研究利用REBELS的[CII]观测示踪z~7星系分子气体，发现其遵循低红移外推的标度关系，并约束了分子气体宇宙密度的演化。
2023-09-29 astro-ph.CO astro-ph.GA
Simulating galaxies in the reionization era with FIRE-2: galaxy scaling relations, stellar mass functions, and luminosity functions
我们展示了一套来自真实环境反馈项目的z>5的宇宙学放大模拟，在z=5时，跨越晕质量范围M_halo~10^8-10^12 M_sun。我们预测了恒星质量晕质量关系，恒星质量函数和光度函数在几个波段从z=5-12。在z=5-12时，恒星质量-晕质量关系的中值并不强烈演化。光度函数的暗端斜率随着红移的增加而变陡，这是从这些红移处的晕质量函数继承而来的。在z~6以下，恒星质量函数和紫外光光度函数在M_star~10^4.5 M_sun（比M_1500 ~-12暗）以下稍微变平，这是由于低质量晕中恒星形成在再电离结束时受到电离背景的抑制。在更高的红移下不会出现这种平坦化。给出了SFR-M_halo、SFR-M_star和宽带星等-恒星质量关系的红移相关拟合函数。我们得到了z=5-12的恒星形成率密度和恒星质量密度，并表明在z>8时，来自非常微弱星系的贡献变得更加重要。此外，我们还发现比M_1500~-20亮的z~6 UV光度函数的下降主要是由于尘埃的衰减。在亮度大于M_1500=-13（-17）的星系中，大约有37%（54%）的紫外线光度被z~6的尘埃遮蔽。我们的结果与当前的数据基本一致，可以通过未来的观测进行检验。
2018-03-29 astro-ph.CO astro-ph.GA
The thesan project: public data release of radiation-hydrodynamic simulations matching reionization-era JWST observations
THESAN项目公开发布了16个匹配再电离时代JWST观测的辐射流体动力学模拟数据集，结合AREPO-RT求解器与IllustrisTNG模型，为研究宇宙早期星系形成与再电离物理提供了全面资源，并通过与JWST观测对比验证了其准确性。
2024-03-21 astro-ph.CO astro-ph.GA
A SPectroscopic survey of biased halos In the Reionization Era (ASPIRE): JWST Reveals a Filamentary Structure around a z=6.61 Quasar
JWST ASPIRE项目利用NIRCam WFSS模式对再电离时期类星体及环境进行巡天，在z=6.61类星体周围发现了由[OIII]发射线星系示踪的丝状结构，揭示了早期星系复杂且非同步的演化环境。
2023-04-19 astro-ph.CO astro-ph.GA
Spectroscopic Constraints on UV Metal Line Emission at z~6-9: The Nature of Lyman-alpha Emitting Galaxies in the Reionization-Era
最近的研究已经揭示了在z>7莱曼-α发射体的适度样品中的强UV金属发射线，表明存在硬电离光谱。如果这种高电离特征被证明是常见的，这可能表明极端辐射场在再电离时代调节莱曼α的可见度方面发挥了作用。在这里，我们呈现了7个星系的深近红外光谱，其中莱曼α发射在5.4<z<8.7（包括一个新确认的透镜星系，z=6.031）和3个明亮的z>7光度目标。在九个来源，我们没有检测到紫外线金属线。然而，在z=8.683的星系EGSY 8 p7中，我们在NV 1243预期的窄光谱窗口中检测到4.6 sigma发射线。这个特徴尚未解析（半高宽<90 km/s），可能是星云起源。EGSY 8 p7的深H带光谱显示未检测到CIV、He II和OIII。NV的存在需要77 eV以上的大量光子通量，指向由活动星系核或快速辐射冲击提供动力的硬电离光谱。无论其来源如何，EGSY 8 p7的强辐射场可能有助于Lyman-α通过可能是部分中性IGM的传输。有了这个新的发现，在z>7的十三个已知莱曼α发射体中，有五个现在已经被证明具有强烈的紫外线发射，这表明极端的辐射场在莱曼α群体中是常见的。JWST的未来观测将最终澄清这些特征的起源，并解释它们在再电离时代莱曼α可见性中的作用。
2018-06-27 astro-ph.GA
Bursty or heavy? The surprise of bright Population III systems in the Reionization era
针对JWST在再电离时代发现的明亮Pop III源，提出两类模型（大质量原子冷却暗晕或高爆发式恒星形成）解释观测，挑战传统形成位点假设。
2025-10-07 astro-ph.CO astro-ph.GA
Reionization and high-redshift galaxies: the view from quasar absorption lines
确定第一个星系何时以及如何再电离星系际介质（IGM）有望揭示第一个物体的性质和重子的宇宙历史。为了实现这一目标，类星体吸收线通过探测星系和星系际尺度上扩散气体的性质发挥了独特的作用。在这篇综述中，我们研究了多种方式，其中吸收线跟踪星系和IGM附近的再电离时代之间的连接。我们首先描述了如何使用Ly $α$森林来确定电离紫外线背景的强度和全球电离发射率预算。至关重要的是，这些测量反映了所有星系逃逸的电离辐射，包括那些太微弱而无法直接检测的星系。然后，我们讨论从金属吸收线到再电离时代星系及其周围环境的见解。目前的观测表明，在环星系环境中的金属积累超过$z \sim 6$至5，虽然电离的变化也会影响金属线属性的演变。在这些红移的金属吸收体中，有相当一部分可能追踪到相对低质量的星系。最后，我们审查约束从Ly $α$森林和类星体附近区域的时间再电离。与其他高红移宇宙的探测器一样，吸收线数据与相对较晚的再电离结束（$5.5 \lesssim z \lesssim 7$）相一致;然而约束仍然相当弱。通过改进分析技术，增加光学和红外巡天中已知的高红移类星体的数量，下一代观测设施的灵敏度大幅提高，以及与再电离时代其他探测器的协同作用，预计将取得重大进展。
2015-10-13 astro-ph.CO astro-ph.GA
Cosmic variance suppression in radiation-hydrodynamic modeling of the reionization-era 21-cm signal
本研究测试固定与配对（F&P）方法在辐射-磁流体动力学模拟中抑制宇宙方差的效果，发现其有效体积至少为传统模拟的3.5倍，并验证结合多种观测量可最大化改进。
2024-03-14 astro-ph.CO astro-ph.GA
Simulating galaxies in the reionization era with FIRE-2: morphologies and sizes
我们使用来自真实环境反馈项目的高分辨率宇宙学放大模拟来研究z>5的星系的形态和大小。星系的形态多种多样，从致密到致密再到不规则。模拟的星系有更多的扩展形态和更大的尺寸时，使用静止帧光学B波段光比静止帧紫外光测量，从恒星质量表面密度测量的尺寸甚至更大。紫外线形态通常由几个小而明亮的年轻恒星团主导，这些恒星团并不总是与显著的恒星质量相关。B波段光比紫外线更能追踪恒星质量，但它也会受到明亮团块的影响。在所有的红移，星系的大小与恒星的质量/光度与大的散射。在固定星等下，半光半径的范围为0.01至0.2弧秒（0.05-1千秒差距物理量）。当z>5时，在恒星质量/光度一定的情况下，星系的大小演化为（1+z）^{-m}，其中m~1-2。对于质量小于M_star~10^8 M_sun的星系，半质量半径与晕维里半径的比值约为10%，并且在z=5-10时不会发生显著的演化;对于质量更大的星系，这个比值通常为1-5%。一个星系的“观测”大小在较浅的表面亮度极限处急剧减小。这种效应可以解释哈勃前沿场测量到的z>5星系的极小尺寸。我们提供的累积光分布的函数的表面亮度的典型星系在z=6的预测。
2018-02-12 astro-ph.CO astro-ph.GA
Probing Reionization-Era Galaxies with JWST UV Luminosity Functions and Large-Scale Clustering
本研究通过联合约束UVLF和偏置统计，揭示了再电离时期星系模型的关键参数，以准确解释JWST数据并改进早期宇宙演化理解。
2025-11-10 astro-ph.CO astro-ph.GA
Direct Evidence for AGN Feedback from Fast Molecular Outflows in Reionization-Era Quasars
本文利用ALMA对11个z>6类星体进行首次分子风巡天，在73%的样本中探测到快速冷分子外流，证明AGN反馈在再电离时代类星体中普遍且强大。
2025-02-07 astro-ph.GA
Chaotic and Clumpy Galaxy Formation in an Extremely Massive Reionization-Era Halo
z=6.900的SPT 0311 -58系统是再电离时期内的一个极其巨大的结构，并提供了一个了解原始密度场极端峰值中星系形成的机会。我们提出了70 mas阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列观测的尘埃连续体和CII 158 μ m发射的中央对星系，并达到物理分辨率~100- 350 pc，其中最详细的意见，任何再电离时代的系统日期。观测结果将源解析为至少12个千秒差距大小的团块。星系内的整体运动学和高湍流速度色散与最近声称的在z~4处仅8亿年后的一些尘埃星系中动态冷薄盘运动学形成了鲜明的对比。我们推测，引力相互作用和来自大质量母盘的碎片可能在系统的整体动力学和团块形成中发挥了作用。每个星系团的质量与其他在静止紫外/光学深场巡天中发现的6<z<8星系相当，但恒星形成率提高了3- 5倍。在内部，团块本身与在低红移星系中发现的维里化云尺度结构的放大版本非常相似。我们的观察是定性相似的大规模晕内看到的模拟高红移星系的混乱和clupholic大会。
2022-03-28 astro-ph.GA
Spectroscopic detection of CIV in a galaxy at z=7.045: Implications for the ionizing spectra of reionization-era galaxies
本文介绍了Keck/MOSFIRE对Abell 1703星系团后面4个明亮的z~6-8引力透镜星系中紫外金属线的观测结果。A1703-zd 6是一个高度放大的恒星形成星系，莱曼-α红移z=7.045，它的光谱显示了对星云CIV发射线的可靠探测（FWHM < 125 km/s）。在其他三个星系中没有检测到紫外线金属线。在z~2-3处，只有1%的紫外选择星系观测到星云CIV辐射。在本文所研究的小样本星系中，有一个星系出现了强的CIV辐射，这可能表明z~7处的硬电离谱更为普遍。总的估计等效宽度的CIV的双重（38 A）和CIV/莱曼α流量比（0.3）的测量窄线活动星系核。光电离模型表明，星云的CIV线也可以复制一个年轻的恒星星族，与非常热的金属贫恒星占主导地位的光子通量负责三重电离碳。无论CIV的起源如何，我们发现A1703-zd 6的电离光谱在z~2处不同于典型星系，在1500 A单位光度下产生更多的H电离光子，在30-50 eV处产生更大的通量密度。如果这种极端的辐射场在z>7的紫外选择系统中是典型的，这将表明再电离时代的星系是比以前认为的更有效的电离剂。或者，我们认为，在z>7的莱曼α发射体的小样本可能跟踪一个罕见的人口与强辐射场能够电离周围的氢分布。在有和没有莱曼α探测的星系中，对高电离发射线的额外限制将有助于澄清硬电离光谱在再电离时代是否普遍。
2015-04-26 astro-ph.GA
A SPectroscopic survey of biased halos In the Reionization Era (ASPIRE): A First Look at the Rest-frame Optical Spectra of $z > 6.5$ Quasars Using JWST
本研究利用JWST/NIRCam观测z>6.5类星体静止光学光谱，确认了再电离时期存在亿太阳质量级黑洞，并发现宽[OIII]成分普遍且两例呈显著蓝移，暗示星系尺度外流。
2023-04-19 astro-ph.CO astro-ph.GA
Properties of reionization-era galaxies from JWST luminosity functions and 21-cm interferometry
下一代天文台将使我们能够以前所未有的细节研究我们宇宙的第一个十亿年。其中最重要的是HERA和SKA的21厘米干涉测量，以及詹姆斯韦伯太空望远镜（JWST）的高$z$星系观测。以一个基本的星系模型，其中我们允许恒星形成率和电离逃逸分数有一个幂律依赖于晕质量的指数营业额低于一定的阈值，我们量化如何从这些仪器的观测可以用来约束天体物理学的高$z$星系。为此，我们生成模拟JWST LF，基于两种不同的流体动力学宇宙学模拟;这些具有内在光度函数（LF），在不同的尺度上翻转，但与当今的观测完全一致。我们还生成模拟21厘米功率谱观测，使用1000小时观测SKA 1和一个温和的前景模型。仅使用JWST的数据，我们预测到2-3的改进（与HST相比）的恒星形成率的分数不确定性晕质量关系和规模的LF峰值（即营业额）的一个因素。大多数参数调节的紫外线星系的属性可以限制在$\sim 10$ %或更好的水平，如果（一）我们能够更好地表征系统的透镜不确定性比目前可能的;或（二）内在的LF峰值的幅度比$M_{\rm UV} \lesssim -13$亮。否则，对基于HST的推理的改进是适度的。当与即将到来的21厘米观测相结合时，我们能够显着减轻简并，并限制我们所有的天体物理参数，即使是我们对即将到来的JWST LF最悲观的假设。21厘米的观测结果也导致了一个数量级的改善，在限制的EoR的历史。
2019-09-03 astro-ph.CO astro-ph.GA
High Precision Analyses of Lyman alpha Damping Wing of Gamma-Ray Bursts in the Reionization Era: On the Controversial Results from GRB 130606A at z = 5.91
Swift GRB 130606 A在z = 5.91处的空前明亮的余辉给我们提供了一个通过高精度分析Ly α吸收的红阻尼翼来探测再电离时代的独特机会，但不同望远镜观测到的光谱对星系际介质（IGM）中中性氢分数（fHI）的限制是矛盾的。在这里，我们研究的起源，这种差异进行分析的频谱VLT与我们自己的分析代码以前用于适应斯巴鲁频谱。虽然VLT团队没有报告使用VLT光谱的IGM HI的证据，但我们证实了我们之前的结果，即更喜欢非零IGM HI（当IGM HI扩展到GRB红移时，最佳拟合f_HI ~ 0.06）。不含IGM HI的模型的VLT光谱拟合残差显示出与斯巴鲁光谱相同的系统趋势。我们认为，两个小组之间的差异可能是由于配件所采用的波长范围不同;我们的波长范围比VLT团队的更宽，而且我们避免了深Ly α吸收的最短波长范围（lambda_obs < 8426 A），因为这一区域主要由宿主星系中的HI控制，并且宿主星系HI速度分布的系统不确定性很大。我们还研究了这些结果的灵敏度，通过Ly α截面公式，从经典的洛伦兹函数到最近的一个考虑到完全量子力学散射。研究发现，对非零IGM HI的偏好对截面公式的选择是稳健的，但它在定量上是不可忽略的，因此在未来的分析中应该小心。
2015-11-25 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
RELICS: Spectroscopy of gravitationally-lensed $z\simeq 2$ reionization-era analogs and implications for CIII] detections at $z>6$
最近的观测表明$z>6$星系中存在着强的CIII]发射（EW $_{\rm{CIII]}}>20$），其起源尚不清楚。在努力了解这些线发射体的性质，我们已经开始了一项调查，针对CIII]发射的引力透镜再电离时代的类似物中确定的HST成像的集群从MANICS调查。在这里，我们报告的初步结果，四个星系选择有低恒星质量（2-8 $\times$ 10 $^7$ M $_\odot$）和J $_{125}$ -波段通量过剩的强烈[OIII]+H $β$发射（EW $_{\rm{[OIII]+Hβ}}$ =500-2000 <$），类似于已观察到的$z>6$。我们在四个源中的三个源中检测到CIII]发射，其中CIII] EW达到在具有最强光学线发射（EW $_{\rm{[OIII]+Hβ}}\simeq 2000$ E）的两个源中的再电离时代（EW $_{\rm{CIII]}}\simeq 17-22$ E）中看到的值。我们已经获得了我们的样品中最强的CIII]发射体的麦哲伦/FIRE近红外光谱，揭示了金属贫乏和高度电离的气体。利用光电离模型，我们能够同时再现强烈的CIII]和光学线发射的非常年轻（2-3万年）和金属贫（0.06-0.08 Z $_\odot$）恒星人口，将在一个低质量星系的SFR大幅上升后预期。这次巡天中的源是第一批使用CIII作为确认红移的主要手段的源之一。我们认为，应该…
2020-03-26 astro-ph.GA
Mapping reionization bubbles in the JWST era II: inferring the position and characteristic size of individual bubbles
本文提出一种前向建模框架，利用JWST观测的星系群Lyα光谱推断再电离纪元早期HII气泡的位置和特征尺寸，并通过模拟验证了方法的准确性。
2025-07-21 astro-ph.CO astro-ph.GA
A Pilot Survey for CIII] Emission in the Reionization Era: Gravitationally-Lensed z$\sim7-8$ Galaxies in the Frontier Fields Cluster Abell 2744
我们报告了用凯克的MOSFIRE摄谱仪在哈勃前沿场星团Abell 2744透镜下的7个$z_{phot}\sim7-8$候选者（$H\sim27$）样本中搜索CIII] $λλ$ 1907，1909的结果。早期的工作表明，如果$Lyα$（$λ$ 1216）可能被中性星系际介质衰减，那么在再电离时代使用CIII]双重态来确认星系的红移是有希望的。这种方法的主要挑战是在没有光谱红移的先进知识的情况下定位CIII]发射的可行性。在H波段的积分时间为5小时，我们达到了$5σ$的中位通量极限（在天际线之间）为$1.5\times10^{-18}$尔格cm $^{-2}$ sec $^{-1}$，但没有发现令人信服的CIII]发射。我们还结合了另外两个CLASH/HFF星系团的初步测量，同样，没有检测到谱线，但这些观测到的深度较小。使用已知的OH发射分布和每个透镜候选者的光度红移似然分布，我们提出了我们的$z\simeq7-8$样本的平均总CIII]静止帧等效宽度的统计上限。对于信噪比为5的情况，我们估计典型的CIII]双峰静止帧等效宽度为$<26\pm5$ π，置信度为95%。虽然与$z\simeq6-7$早期探测到的较亮天体的强度一致，但我们的研究说明了在詹姆斯韦伯太空望远镜发射之前研究更明亮或强透镜的例子的必要性。
2015-04-28 astro-ph.GA
Galaxy Formation and Reionization: Key Unknowns and Expected Breakthroughs by the James Webb Space Telescope
詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）计划于2021年底发射，这标志着宇宙再电离时代高红移z>~6的星系形成研究的新开端。JWST可以捕捉敏感的高分辨率图像和红外多目标光谱，这将改变我们对宇宙历史最初10亿年期间星系形成的看法。这篇评论总结了我们目前的知识，在JWST之前，通过哈勃太空望远镜和地面设施，包括凯克，甚大望远镜，斯巴鲁和阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列的观测实现星系在再电离星系间氢的作用。我们确定了JWST在其任务寿命期间可以解决的领域中的突出问题，包括计划中的JWST周期1计划。（节录）
2021-10-25 astro-ph.CO astro-ph.GA
The ALMA REBELS Survey: Specific Star-Formation Rates in the Reionization Era
我们提出了具体的恒星形成率为40紫外明亮的星系在$z\sim7-8$观察的再电离时代明亮的发射线调查（REBELS）ALMA大型计划的一部分。sSFR是使用改进的SFR和恒星质量的措施，通过测量远红外（FIR）连续发射和基于[CII]的光谱红移。对于样本中的每个源，我们从SED拟合和总SFR的UV和FIR发射校准得到恒星质量。中值sSFR为$18_{-5}^{+7}$ Gyr $^{-1}$，显著大于FIR中缺乏约束的文献测量值。sSFR的增加反映了我们从尘埃连续体中获得的相对于UV+光学SED所暗示的更大的模糊SFR。我们认为，这种差异可能反映了这些发光星系中尘埃的空间变化，其中主导FIR的成分与主导UV的成分不同。我们证明，推断的恒星质量（因此sSFR）是强烈依赖于假设的恒星形成历史（SFH）在再电离时代的星系。当大型sSFR星系与非参数SFH建模，推导出的恒星质量可以增加一个数量级相对于常数恒星形成模型，由于存在一个显着的老恒星星族，是由最近的爆发黯然失色。在最大的sSFR系统的[CII]线宽往往是非常广泛的，这表明动力学质量，很容易能够容纳占主导地位的老恒星星族建议的非参数模型。不管这些系统的不确定性，在导出的参数，我们发现sSFR迅速增加到更高的红移的大质量星系（$9.6<\log(\rm M_*/M_{\odot})<9.8$），与幂律，去$(1+z)^{1.7\pm0…
2022-03-14 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
Modelling of Lyman-alpha Emitting Galaxies and Ionized Bubbles at the Era of Reionization
了解Ly $α$发射星系（LAEs）是揭示宇宙再电离和早期宇宙星系形成的关键。基于晕合并树和Ly $α$辐射传输计算，我们模拟了LAEs的红移演化及其在$z \ge 6$的观测特性。我们认为电离气泡与个人LAEs和IGM传输的Ly $α$光子。我们发现Ly $α$光度与晕质量和恒星质量密切相关，而与恒星形成率的关系存在较大的离散度。将我们的模型与Konno等人观察到的光度函数进行比较，我们认为$z \sim 7$的LAEs具有$V_{\rm out} \gtrsim 100~\rm km\, s^{-1}$的银河风和$N_{\rm HI} \gtrsim 10^{20}~\rm cm^{-2}$的HI柱密度。随着红移的增加，明亮LAEs的数密度迅速下降，这是由于恒星形成速率较低和HII气泡较小。我们的模型预测，未来广泛的深调查与下一代望远镜，如JWST，E-ELT和TMT，可以检测LAEs在$z \sim 10$与数密度为$n_{\rm LAE} \sim {\rm a~few~} \times10^{-6} ~\rm Mpc^{-3}$的通量灵敏度的$10^{-18} ~\rm erg\, cm^{-2}\, s^{-1}$。通过将这些调查与未来的21厘米观测相结合，有可能在$z \sim 10$上探测到具有$L_{Lyα} \gtrsim 10^{42}~\rm erg~s^{…
2017-12-22 astro-ph.GA
Exploring Reionization-Era Quasars IV: Discovery of Six New $z \gtrsim 6.5$ Quasars with DES, VHS and unWISE Photometry
这是第四篇论文在一系列出版物旨在发现类星体在再电离的时代。本文将$z\sim 7$类星体的搜索范围扩大到暗能量巡天（DES）数据发布一号（DR 1）的足迹，覆盖了新的区域的$\sim 5000$ deg $^2$。我们选择$z\sim 7$类星体候选者使用深光学，近红外（近红外）和中红外光度数据从DES DR 1，VISTA半球巡天（VHS），VISTA千度红外星系（VIKING）调查，UKIRT红深空巡天-大面积巡天（ULAS）和未模糊的coadd从宽视场红外巡天探测（$WISE$）图像（unWISE）。DES和unWISE测光的加入使搜索能够达到$\sim$ 1级，与我们在北天空的$z \gtrsim 6.5$类星体调查相比（Wang et al. 2018）。我们报告了$z>6.4$六个新的发光类星体的初步发现和光谱确认，其中包括$z=7.02$的一个物体，这是$z>7$已知的第四个类星体，来自迄今为止观察到的一小部分候选者。基于最近对$z \sim 6.7 $类星体光度函数的测量，我们估计在DES的整个足迹中，在$z > 6.5$的$M_{1450} < -24.5$将有$\gtrsim$ 55个类星体。
2018-11-29 astro-ph.GA
MMT/MMIRS spectroscopy of $z=1.3-2.4$ extreme [OIII] emitters: Implications for galaxies in the reionization-era
在再电离时代的镓已被证明具有突出的[OIII]+H $β$发射。人们对这一群体的气体条件和辐射场知之甚少，这使得解释$z\gtrsim6$出现的光谱具有挑战性。出于这一缺点，我们已经开始了一个大型MMT光谱调查，确定在227强[OIII]发射星系在$1.3<z<2.4$的休息帧光发射线。该样本补充了MOSDEF和KBSS调查，延伸到更低的恒星质量（$10^7-10^8 M_\odot$）和更大的比恒星形成率（$5-300$ Gyr $^{-1}$），为恒星形成爆发或最近上升后的星系提供了一个窗口。氢离子化生产效率（$ξ_{\rm{ion}}$）被发现随着[OIII] EW的增加而增加，其方式与Chevallard等人在本地星系中发现的相似。我们描述了这种关系如何有助于解释异常的成功率，在识别LY $α$发射在$z\gtrsim7$星系强[OIII]+H $β$发射。我们使用O32和Ne3O2两个电离敏感指标来探讨强辐射场对ISM的影响。两者都被发现与[OIII] EW成比例，揭示了在更古老和更大质量的星系中不常见的极端电离条件。在最强烈的线发射器，指数有非常大的平均值（O32 $=9.1$，Ne3O2 $=0.5$），已被证明是链接到电离光子逃逸。我们讨论的星系的性质最有可能有O32值与显着的LyC逃逸的影响。最后，我们考虑了最佳的策略，JWST光谱调查的星系在$z\gtrsim1…
2019-06-20 astro-ph.GA
Modeling Dust Production, Growth, and Destruction in Reionization-Era Galaxies with the CROC Simulations: Methods and Parameter Exploration
我们介绍了一个明确的星际尘埃在宇宙学星系形成模拟演化的模型。我们对计算机上的宇宙再电离项目（CROC，Gnedin 2014）的模拟进行了后处理，在用示踪粒子技术采样的模拟中，沿着轨迹线整合了一个常微分方程，用于尘埃与气体比率的演变。该模型综合考虑了渐近巨星分支（AGB）星风和超新星（SN）中尘埃颗粒的产生、星际介质气相重元素吸积导致的颗粒生长以及超新星遗迹（SNRs）高温气体中热溅射导致的颗粒破坏。我们的分析的一个主要结论是一个精心选择的灰尘破坏模型的重要性，不同的合理的参数化可以预测非常不同的值在$\sim 100$ PC分辨率的ISM在我们的模拟。我们在一个10 $h^{-1}$的Mpc盒子中运行这个尘埃模型，该盒子通过$z=5$获得$\sim 2\times10^9 M_{\odot}$的恒星质量。我们发现，该模型是能够再现尘埃质量和尘埃敏感的可观测量大致符合现有的数据从高红移星系。模拟星系中的总尘埃质量对尘埃模型的参数选择有些敏感，特别是ISM中由于吸积而导致的晶粒生长的时间尺度。因此，在这些时期，可以约束星系尘埃质量的可观测量可能有助于对尘埃物理学进行约束。
2022-08-03 astro-ph.GA
Enhanced Merger Fractions in a Reionization-Era Protocluster
该研究利用ASPIRE巡天数据，发现再电离时代原星系团中星系并合比例显著增强，表明环境在高红移星系演化中起关键作用。
2025-05-23 astro-ph.GA
UNCOVERing the contribution of black holes to reionization in the JWST era
本研究利用DELPHI半解析模型，结合JWST和ALMA观测数据，重新评估了高红移活动星系核对宇宙再电离的贡献，发现低质量恒星形成星系是再电离主要驱动因素，AGN仅贡献约23%且主要在再电离末期起作用。
2025-02-21 astro-ph.GA
Probing Early Super-massive Black Hole Growth and Quasar Evolution with Near-infrared Spectroscopy of 37 Reionization-era Quasars at 6.3 < z <= 7.64
本文报道了在$6.3< z\le7.64$红移范围内的37个类星体的近红外光谱观测结果，其中包括32个在$z>6.5$的类星体，形成了在该红移范围内最大的类星体近红外光谱样本。光谱，采取与凯克，双子座，VLT，麦哲伦，允许调查的中心黑洞质量和类星体的休息框架紫外光谱特性。从Mg II发射线导出的黑洞质量在$(0.3-3.6)\times10^{9}\,M_{\odot}$范围内，这需要质量为$\gtrsim10^{3-4}\,M_{\odot}$的大质量种子黑洞，假设爱丁顿吸积自$z=30$。爱丁顿比分布的峰值在$λ_{\rm Edd}\sim0.8$，平均值为1.08，表明这些类星体的吸积速率很高。在我们的样品中的CIV-Mg II发射线速度差异显示CIV蓝移向更高的红移增加，但从该样品观察到的演化趋势弱于以前在类似红移下从较小样品观察到的结果。这些类星体的Fe II/Mg II的流量比推导出高达$z=7.6$，与以前的测量在不同的红移相比，没有显示出任何证据的强红移演化，这表明在这些类星体的金属富集环境。利用这个类星体样品，我们创建了一个类星体的复合光谱的$z>6.5$类星体，发现没有显着的红移演化的类星体宽发射线和连续斜率，除了蓝移的CIV线。我们的样品产生一个强的宽吸收线类星体的分数$\sim$ 24%，高于分数在较低的红移类星体样品，虽然这可能会受到小样本统计和选择效应。
2021-09-28 astro-ph.CO astro-ph.GA
Spectroscopy of CASSOWARY gravitationally-lensed galaxies in SDSS: characterisation of an extremely bright reionization-era analog at $z=1.42$
我们提出了新的观测十六个明亮的（$r=19-21$）引力透镜星系在$z\simeq 1-3$从CASSOWARY调查选择。我们的样本中包括$z=1.42$星系CSWA-141，它是已知的最亮的再电离时代类似物之一，具有高红移（g=20.5），具有大的sSFR（31.2 Gyr $^{-1}$）和[OIII]+H $β$等效宽度（EW $_{\rm{[OIII]+Hβ}}$ =730 Gyr），几乎与$z\simeq 7-8$预期的平均值相同。在本文中，我们调查了我们的样品中的静止框架UV星云线发射，目的是了解调节强CIII]发射的因素。尽管我们的样品中的大多数源显示出弱的UV线发射，但我们发现CSWA-141的光谱中的升高的CIII]（EW $_{\rm{CIII]}}$ =4.6 $\pm1.9$ ~ X）以及检测到其他突出的发射线（OIII]、Si III]、Fe II、$^\star$、Mg II）。我们比较了具有强和弱CIII]发射的高红移星系的静止光学线特性，发现具有最强紫外线发射的系统倾向于具有年轻的恒星种群和中等金属贫乏和高度电离的星云气体，与低和高红移的趋势一致。CSWA-141的亮度使人们能够详细研究$z>6$上常见的极端发射线星系。我们发现，由CIII]双峰追踪的气体可能比由[OII]和[SII]追踪的气体探测到更高的密度。光谱解析镁II发射线和几个低电离吸收线…
2023-01-26 astro-ph.GA
A Hard Ionizing Spectrum in z=3-4 Ly-alpha Emitters with Intense [OIII] Emission: Analogs of Galaxies in the Reionization Era?
我们给出了15个红移z=3.1-3.7的Ly-alpha发射体（LAEs）和Lyman break星系（LBG）的诊断星云发射谱线[OIII] 5007、4959、[OII]3727和H-β的Keck/MOSFIRE光谱。结合其他调查的光谱，我们证实了早期的迹象表明，LAEs有一个更高的[OIII]/[OII]线比在类似的红移LBG。通过比较它们在[OIII]/[OII]与R23图上的分布，我们证明了这种差异不能仅仅因为它们的金属丰度较低而出现，而很可能是由于更硬的电离光谱。使用H-β和重组理论的措施，我们证明，对于我们的LAEs的一个子集，xi_ion -莱曼连续体光子数每紫外光度-确实是0.2-0.5德克斯大于典型的LBG在类似的红移。使用光电离模型，我们估计这将对[OIII]/[OII]和R23的影响，并得出结论，这样的硬光谱只能部分解释这种强烈的线发射。另一种可能性是，如此大的[OIII]/[OII]比率部分是由于密度而不是电离束缚的星云区域，这意味着电离光子的逃逸分数很高。我们讨论如何进一步的观察可以证实这种可能性。显然，具有强[OIII]发射的LAE代表了具有类似强线的z>7源的有希望的模拟，这些强线被认为是宇宙再电离的重要贡献者。
2016-09-22 astro-ph.GA
Forecasting constraints on the high-z IGM thermal state from the Lyman-$α$ forest flux auto-correlation function
本研究利用宇宙学流体动力学模拟，通过高红移类星体Lyman-$α$森林通量自相关函数预测了对IGM热状态参数$T_0$和$γ$的约束，并验证了包含温度与UVB波动的再电离模型的可区分性。
2023-09-11 astro-ph.CO astro-ph.GA
A SPectroscopic survey of biased halos In the Reionization Era (ASPIRE): Broad-line AGN at $z=4-5$ revealed by JWST/NIRCam WFSS
本研究利用JWST/NIRCam WFSS在ASPIRE项目25个视场中搜寻z≈4-5的宽线Hα发射体，证认出16个低质量黑洞AGN，揭示了其物理性质、成团证据及气体外流特征，为高红移微弱AGN研究提供了重要数据库。
2024-07-24 astro-ph.CO astro-ph.GA
Constraining the Epoch of Reionization With Highly Dispersed Fast Radio Bursts
星系际介质（IGM）中的氢被电离的时期，被称为再电离时期（EoR）仍然知之甚少。EoR的时间和持续时间预计将由基本的天体物理学决定。此外，大多数再电离模型预测的密度和电离场之间的相关性。在这里，我们考虑使用高红移快速射电暴（FRB）的平均色散测度（DM）作为一个潜在的天体物理和EoR形态的探针。要做到这一点，我们预测观测的情况下，通过建立模拟数据集的红移之间的非重复FRB $8\leq z \leq 10$。假设所有的FRB都有伴随的光谱红移测量。我们发现，在上述窄红移范围内，100个高红移FRB的样品可以在$68\%$可信度下排除不相关再电离，而较大的样品，$\geq 10^4$ FRB，可以在$95\%$可信度下排除不相关再电离。我们还发现100个高红移FRB可以排除宇宙在$z = 10$完全中性的情况，具有$68\%$可信度。此外，对于$\geq 10^5$ FRB，我们可以将再电离的持续时间$Δz$（平均电离分数0.25至0.75之间的持续时间）限制为$Δz = 2.0^{+0.5}_{-0.4}$，并将再电离的中点限制为$95\%$可信度下的$z = 7.8^{+0.4}_{-0.2}$。
2021-03-04 astro-ph.CO astro-ph.GA
Constraining the evolution of CII intensity through the end stages of reionization
我们结合星系观测（Hemmati et al. 2017）中对局部CII 158 $μ$ m线光度函数的可用约束，以及恒星形成率密度的演变和Pullen et al.（2018，假设检测）中最近的CII强度映射测量，推导出$z \sim 0-6$上CII光度-晕质量关系的演变。我们开发了方便的拟合形式的CII光度晕质量关系的演变，并预测约束的CII强度映射功率谱及其相关的不确定性跨越红移。我们预测的灵敏度，以检测即将到来的PIXIE，STARFIRE，EXCLAIM，CONCERTO，TIME和CCAT-p-like调查的功率谱，以及未来可能的强度映射观测与ALMA设施。
2019-07-05 astro-ph.CO astro-ph.GA
Modeling Dust Production, Growth, and Destruction in Reionization-Era Galaxies with the CROC Simulations II: Predicting the Dust Content of High-Redshift Galaxies
本研究利用CROC模拟结合后处理方法建模再电离时代星系尘埃过程，发现现有模型参数无法同时匹配多波段观测约束，指出尘埃分布观测可有力检验恒星反馈模型。
2023-08-22 astro-ph.GA
