Science with an ngVLA: Young Radio AGN in the ngVLA Era
大多数大质量星系现在被认为会经历一次或多次的活动星系核阶段。然而，触发的原因和活动星系核粒子数的内在和观测性质的变化仍然知之甚少。年轻的，紧凑的无线电源与吸积超大质量黑洞（SMBHs）的生命周期的喷射AGN的理解AGN触发和占空比的一个重要阶段。ngVLA的超高灵敏度和分辨率，加上其广泛的频率覆盖范围，将为我们理解射电活动星系核的生命周期及其对星系演化的影响提供令人兴奋的新见解。ngVLA的高空间分辨率将使解决年轻的无线电活动星系核在广泛的红移范围内的次千秒差距尺度的映射。ngVLA具有从1到116 GHz的广泛连续覆盖范围，在估计$z \sim 1$的$30-40$ Myr等源的年龄方面将非常出色。结合低频（$ν< 1$ GHz）仪器，如ngLOBO和平方公里阵列，ngVLA将鲁棒地表征年轻射电活动星系核的光谱能量分布。
2018-10-16 astro-ph.GA
Science with an ngVLA: How Do Cold Gas Outflows Shape Galaxies?
ngVLA将获得星系外流冷相（分子和原子）的突破性观测。这些观测结果将是研究冷风的驱动机制、气体的命运、质量损失率、触发冷外流的条件、逃离星系的气体比例、风对抑制恒星形成和减缓黑洞增长的影响、外流的统计特性以及大规模外流与UFO和BAL外流之间的关系的关键。最后，我们强调ngVLA与现有和计划中的设施，如ALMA/SKA，OST/SPICA和Lynx/ATHENA的互补性。
2018-10-15 astro-ph.GA
Science with an ngVLA: Neutral Atomic Hydrogen in the Local Universe
今天天文学中的一个突出问题是气体如何从环星系介质（CGM）流到星系盘上，然后从扩散的原子介质过渡到分子恒星形成核心。对于CGM的研究，下一代甚大阵列（ngVLA）将具有测量星系中性原子氢（HI）盘大小的灵敏度和分辨率，并完成星系周围HI含量的普查。在星系内，ngVLA将能够解决本星系群以外的大量星系中的HI云，提供各种星系类型的气体物理条件的测量。最后，在我们自己的银河系内，ngVLA将在冷和暖中性介质中提供密集的HI吸收光谱网格，限制原子气体转变为分子气体时的温度和密度。结合ngVLA的无线电连续谱和分子谱线数据以及其他计划设施的多波长数据，ngVLA将在理解局部宇宙中的恒星形成方面发挥关键作用，同时补充未来与平方公里阵列的研究。
2018-10-15 astro-ph.GA
Science with an ngVLA: Molecular Clouds in Galaxies
恒星形成于主要由分子（H2）气体组成的冷云中。我们才刚刚开始了解这些云的形成，性质和破坏在宇宙中的变化。在这一章中，我们将介绍如何提出的下一代甚大阵列（ngVLA）的热线成像能力，可以在这一领域作出重大贡献。考虑到CO排放，拟议中的ngVLA将能够快速调查整个附近星系群中分子云的整体性质。这包括许多独特的非常接近的北方目标（例如，Andromeda）无法进入ALMA。这些巡天观测为云的形成、破坏、寿命和恒星形成特性提供了主要的观测约束。针对特定区域，ngVLA也将能够在最近的星系中大量解析云。这将允许详细的研究的子结构和运动学-因此内部物理-云在不同的化学和动力学环境。
2018-10-15 astro-ph.GA
Science with an ngVLA: Offset Active Galactic Nuclei
引力波（GW）和引力弹弓反冲是合并星系中SMBH演化的自然产物，可以产生偏离宿主星系中心的活动星系“核”。偏移活动星系核的探测将对SMBH双星质量和自旋演化以及GW事件速率提供关键约束。虽然已经确定了许多偏移活动星系核候选者，但没有一个得到最终确认。ngVLA提供了无与伦比的能力，以确定和确认候选偏移AGN从sub-parsec到kiloparsec尺度，开辟了一个新的途径，多信使研究的黎明低频GW天文学。
2018-10-15 astro-ph.GA
Science with an ngVLA: Radio Jet-ISM Feedback on Sub-galactic Scales
活动星系核的能量反馈在星系尺度恒星形成的演化调控中起着重要的作用。然而，这种反馈作为红移和星系性质（如质量，环境和冷气含量）的函数的影响仍然知之甚少。鉴于其独特的频率范围，角分辨率和灵敏度的组合，ngVLA将作为一个变革性的新工具，在我们的理解如何无线电喷流影响他们的周围环境。通过将宽带连续数据与冷气体含量和运动学测量相结合，ngVLA将量化富含气体的星系所承载的无线电喷流的能量影响，因为喷流与其宿主的恒星形成气体库相互作用。
2018-10-15 astro-ph.GA
Science with an ngVLA: Imaging Cold Gas to 1 kpc Scales in High-Redshift Galaxies with the ngVLA
下一代甚大阵列（ngVLA）将通过探测第一个星系中的冷分子气体来彻底改变我们对遥远宇宙的理解。它对通过详细的气体动力学研究星系特征的影响将提供关键的洞察力的主导物理驱动程序的恒星形成在高红移星系，包括气体交换从环星系介质的规模下降到解决云的质量尺度上的$\sim10^{5}\,M_\odot$。在这项研究中，我们采用了一系列高分辨率，宇宙学，流体动力学变焦模拟MUFASA模拟套件和CASA模拟器生成模拟ngVLA观测的$z\sim4.5$气体丰富的恒星形成星系。使用DESPOTIC辐射转移代码（包含同时的热、化学和统计平衡）计算来自ALMA的CO的分子和原子能级跃迁以进行比较。我们发现，CO（1-0）的观测对于追踪星系的系统红移和屏蔽良好的分子气体库的总质量特别重要，而CO（2-1）也可以主要追踪不同于CO（1-0）的致密气体区域。ngVLA的绘图速度比Jansky VLA和拟议的ALMA波段1提高了100倍，这将使这些详细的、高分辨率的CO（1-0）成像和运动学研究成为$z\sim2-5$的常规工作。
2018-10-18 astro-ph.GA
Science with an ngVLA: Characterizing Feedback Through Molecular Outflows Across Cosmic Time
银河风在本地和高红移宇宙中的星系中普遍存在。虽然这些风在温度和密度上跨越了许多数量级，但对附近星系的观测表明，冷分子相往往主导着所携带的质量和动量。ngVLA在低红移下研究分子外流的能力在本卷的其他地方进行了描述;在这里，我们专注于ngVLA通过对CO分子的低J跃迁的深入观测来探测和成像高红移宇宙中的这种外流的能力。ngVLA能够探测到log（Mstar/Msun）> 10.5到z~3的典型星系的分子外流，以及z~4以上的高恒星形成率星系。ngVLA将使我们能够理解在宇宙中大部分恒星形成的整个星系组装时代形成星系的反馈过程。虽然与流出相关联的发射与星系的发射相比是微弱的，但高分辨率动力学研究也需要进行深入的观测，以便对流出进行常规的同时检测和成像。
2018-10-15 astro-ph.GA
Science with an ngVLA: The Sunyaev-Zeldovich Effect from Quasar and Starburst Winds
Sunyaev-Zeldovich效应（SZE）可以用来探测星系际介质中由活动星系核（AGN）和星暴的高能风吹出的热泡。通过直接限制外流的动力学光度、年龄和总能量，它提供了极大地增加我们对风反馈对星系演化影响的理解的希望。在这些风中检测SZE是非常具有挑战性的，在使用现有设施的边缘。然而，信号的尺度（10-100千秒差距）与用于z~1处的物体的在mm波长下操作的干涉仪很好地匹配。因此，这可能成为ngVLA的一个主要科学领域，特别是如果核心的设计在90 GHz频段内对>1 arcsec的角标度进行优化。
2018-11-21 astro-ph.GA
Science with an ngVLA: [CII] 158$μ$m Emission from $z \ge 10$ Galaxies
我们认为ALMA和ngVLA的能力，以检测和图像的[CII] 158\，$μ$ m线从星系到宇宙的“黑暗时代”（$z \sim 10$至20）。[CII]线可能被证明是一个强大的工具，在确定光谱红移，星系动力学，为第一个星系。在40小时内，ALMA具有探测中等金属丰度、活跃的恒星形成星系[ $Z_A = 0.2\,Z_{\odot}$ ;恒星形成率（SFR）= 5，$M_\odot$，yr $^{-1}$ ]的积分[CII]线发射的灵敏度，在$z = 10$的显著性为6 $σ$。ngVLA将在$z = 15$探测一个银河系类恒星形成率星系（$Z_{A} = 0.2\,Z_{\odot}$，SFR = 1\，$M_\odot$ \，yr $^{-1}$）的积分[CII]线发射，其显著性为6 $σ$。成像模拟表明，ngVLA可以确定活跃的恒星形成星系在$z \sim 15$，如果它们存在的旋转动力学。盲测中的[CII]检测率将是缓慢的（每40小时指向一次。
2018-10-16 astro-ph.GA
Science with an ngVLA: Organics in Disk Midplanes with the ngVLA
行星聚集在原行星盘的中平面上。尘埃和气体在圆盘中平面区域的组成决定了新生行星的组成，包括它们对生命的化学热情。在这方面，挥发性有机物质在行星和彗星形成区的分布特别令人感兴趣。这些是难以访问的磁盘中平面在红外线，甚至毫米波长，由于尘埃不透明度，这可能掩盖中平面，低固有的分子丰度，由于有效的冻结，以及在中等大小的有机物的情况下，预期的激发温度和可访问的线上能级之间的不匹配。在ngVLA波长，尘埃是光学薄，使观测到行星形成盘中平面。ngVLA也具有必要的灵敏度。使用TW Hya作为案例研究，我们表明，ngVLA将能够映射出诊断有机物，如CH 3 CN，在附近的原行星盘的分布。
2018-10-15 astro-ph.EP astro-ph.GA
Science with an ngVLA: New Parameter Space for Deep Field Radio Continuum Surveys
无线电波长的深层连续谱测量能够覆盖大面积区域，产生高角分辨率，并且不会受到尘埃消光的影响，从而为测量宇宙的恒星形成历史提供了一种可靠的方法。然而，以现有射电望远镜目前的灵敏度，即使具有极长的积分，也仍然难以探测主导宇宙恒星形成历史的星系。有了ngVLA，将为射电连续谱巡天开辟一个新的参数空间：深（~200 nJy/bm）、大面积（~1 deg^2）、亚角秒、高频（~8 GHz）巡天，其中观测到的高z星系的射电辐射应该以自由-自由辐射为主，这为宇宙的恒星形成历史提供了可靠的测量。通过能够对恒星形成活动进行成像，不受尘埃的影响，对于一个大的，均匀的星系样本，具有广泛的光度范围进入再电离时代，ngVLA的这种调查将与JWST进行的调查高度互补，JWST只对未遮蔽的恒星形成敏感。
2018-10-16 astro-ph.GA
Science with an ngVLA: Prebiotic Molecules
地外氨基酸是构成我们所知的地球生命的生物聚合物的化学组成部分，存在于陨石样本中。最近，最简单的氨基酸甘氨酸（NH $_2$ CH $_2$ COOH）被罗塞塔任务在67 P彗星上发现。尽管有这些令人兴奋的发现，但我们对（前）生物分子形成的化学和物理途径的理解是非常不完整的。这在很大程度上是因为我们对恒星和行星形成不同阶段的化学物质存量的了解是不完整的。因此，必须巩固我们对化学品库存的核算，特别是关键区域的关键但丰度低的物种，并利用这些知识来告知，扩展和限制这些反应的化学模型。这自然是其次是一个要求，了解空间分布和时间演变的这一清单。在这里，我们简要概述了一些特别有影响力的用例，其中ngVLA将推动该领域的发展。
2018-10-15 astro-ph.GA
Dense Gas History of the Universe: from ASPECS to the ngVLA
我们回顾了宇宙平均分子气体密度的演变，大回头看的时间，使用CO的旋转跃迁的观测。分子气体是星系中恒星形成的燃料。对遥远星系的CO辐射的深入研究已经描绘出分子气体的密度回到$z \sim 5$，或者在大爆炸的1~Gyr之内。结果显示，气体密度的上升和下降与宇宙恒星形成率密度的上升和下降平行，并可能驱动宇宙恒星形成率密度的上升和下降。我们提出了下一代甚大阵列的潜力，以图像的早期星系中的分子气体的分布和动力学，并作出宇宙的致密气体的历史的精确测量。
2022-02-28 astro-ph.GA
Science with an ngVLA: Local Constraints on Supermassive Black Hole Seeds
确定第一个超大质量黑洞的形成和生长机制是河外天体物理学的首要任务之一。观测线索可以从附近低质量星系中大质量黑洞（太阳质量在1万到100万之间）的人口统计中推断出来。下一代甚大阵列（ngVLA）科学书的这一章描述了ngVLA如何在开发低质量星系（接近1 Gpc）中弱吸积活动星系核的大型样本中发挥突出作用，这将有助于限制最初播种超大质量黑洞生长的对象类型。
2018-10-16 astro-ph.GA astro-ph.HE
Science with an ngVLA: Debris disk structure and composition
碎片盘由小行星带和它们相互碰撞产生的尘埃和气体组成，是星周盘中寿命最长的阶段。碎片盘通常比原行星盘的辐射微弱得多，可以在星协中发现，其中一些成员仍然拥有富含气体的原行星盘，以及围绕所有年龄的主序星。在AGB星和白矮星周围甚至有不同种类的碎片盘。通常，这些盘已经通过尘埃排放进行了研究，尽管现在发现越来越多的年轻盘含有一些气体，这些气体可能是原行星盘的残余物或第二代气体。ngVLA将在研究这些盘的尘埃种群方面具有特殊的地位，因为尘埃的大小分布可以从远红外到厘米的光谱能量分布的光谱指数中得出。通过ngVLA提供的最长杠杆臂，可以表征尺寸分布，测试碰撞演化模型。ngVLA还能够测量与盘相关的HI和OH发射的量。HI和OH是水分解的副产品，预计是彗星碰撞释放物质的主要成分。探测太阳系外系统的含水量对于向可能类似地球的类地行星输送水具有重要意义。
2018-10-15 astro-ph.GA
Science with an ngVLA. Cold gas in High-z Galaxies: CO as redshift beacon
这个科学案例的目标是解决使用ngVLA作为一个CO红移机的尘埃遮蔽的高红移星系，缺乏明确的对应物在其他波长。由于其前所未有的大同时带宽和灵敏度，ngVLA将能够检测到几乎任何$z>1$的低-J CO转换。特别地，在$z>4.76$，两个CO跃迁将在单个频率设置中被覆盖，从而确保明确的线路识别。ngVLA能力填补了红移范围，其中其他方法（例如，光度红移、寻找光学/无线电对应物等）通常由于固有的微弱发射和增加的光度距离的组合而失败。这将使我们能够探索早期宇宙时代大质量星系的形成。
2018-10-16 astro-ph.GA astro-ph.IM
Science with an ngVLA: Exploring Protostellar Disk Formation with the ngVLA
在原恒星阶段早期盘的形成和演化是ngVLA准备取得重大突破的研究领域。在3毫米及更长波长下的高灵敏度和分辨率将使成形盘能够以前所未有的细节进行检查。观测波长为3~mm或更长的尘埃发射的需要是由这样一个事实激发的，即在这些波长下的尘埃发射更可能是光学薄的，这对于理解这些盘的结构是必不可少的。我们探讨了探测和解决原恒星盘的各种半径，质量和距离的可行性，高达1.5 kpc的距离使用辐射转移模型和模拟与建议ngVLA配置。我们还研究了ngVLA的潜力，使研究的晶粒生长和径向迁移的尘埃颗粒早期在原恒星阶段的广泛的多波长覆盖。晶粒生长的研究将需要至少延伸至$\sim$ 4 cm的波长覆盖范围，以表征和量化自由-自由发射的位置和强度，其预期在$<$ 10 AU尺度下产生。
2018-10-15 astro-ph.GA astro-ph.SR
Key Science Goals for the Next Generation Very Large Array (ngVLA): Update from the ngVLA Science Advisory Council (2024)
本文更新了下一代甚大阵列（ngVLA）的五项关键科学目标，结合7年来的新进展调整了技术预期，涵盖太阳系形成、天体化学、星系演化、脉冲星物理及黑洞研究等高优先级天体物理问题。
2024-08-23 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.HE
Science with an ngVLA: Radio Continuum Emission from Galaxies: An Accounting of Energetic Processes
射电连续观测已被证明是我们理解恒星形成过程的主力（即，恒星的诞生和死亡）从星系都在附近的宇宙和最高的红移。在这篇文章中，我们将重点放在ngVLA将如何改变我们对恒星形成的理解，通过使人们能够映射和分解来自$\gtrsim 10$ \，pc尺度上的邻近星系的大的非均匀样品的射电连续辐射，以正确地解释为其提供动力的能量过程。在讨论的灵敏度和角分辨率下，ngVLA将能够同时创建$\sim$ 100 μ c尺度的当前恒星形成活动的地图，以及检测和表征（例如，尺寸、频谱形状、密度等）离散的H{ \sc ii}区域和超新星遗迹在星系中的101，pc尺度的距离的室女星系团。它们的性质可以用来了解它们与局部和全局ISM以及恒星形成条件的关系。这种调查是必不可少的了解天体物理学的高$z$测量星系，允许正确的建模星系形成和演化。
2018-10-15 astro-ph.GA
Science with the ngVLA: Extreme Scattering Events and Symmetric Achromatic Variations
类星体中的射电变率可以在几天到几年的时间尺度上观察到，这是由于内禀效应和传播诱导效应。虽然将两者分开并不总是直截了当的，但对射电光变曲线中奇异“事件”的观测已经导致了两个引人注目的、迄今为止尚未解决的传播诱导变率之谜--极端散射事件（ESE），这是星际介质中AU尺度电离结构引起的等离子体透镜效应的结果，以及可能由$\gtrsim 10^3\,M_\odot$天体的引力透镜效应引起的对称消色差变率（SAV）。几乎所有描述这些假定透镜体的理论解释都具有显著的天体物理学意义。在这一章中，我们介绍这些现象，国家的未回答的问题，并讨论的途径来回答他们的$\sim $周节奏流量监测调查的$10^3-10^4$平谱射电类星体与ngVLA。
2018-10-16 astro-ph.CO astro-ph.GA
Science with an ngVLA. Cold gas in High-z Galaxies: The molecular gas budget
这个科学案例的目标是准确地确定高红移星系的分子气体含量。通过针对CO的地面过渡，我们规避不确定性有关的CO激发。ngVLA可以在几乎任何$z>1.5$观测到CO（1-0）线，从而揭示了从最早期到恒星形成的宇宙历史高峰期的气体储存演化。与最先进的观测活动相比，CO探测数量的数量级改进将提供关于星系在宇宙时间中演化的独特见解。
2018-10-16 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.IM
Science with an ngVLA: Probing Obscured MBH Accretion and Growth since Cosmic Dawn
今天的大多数恒星都居住在星系球状体中，其性质与其中心的超大质量黑洞（MBH）紧密相关，这意味着MBH上的吸积活动对其宿主星系的演化留下了持久的印记。尽管这种所谓的MBH-星系共同进化的重要性，负责驱动这种关系的物理机制-例如来自活动星系核（AGN）的能量反馈的主导模式-仍然是星系组装的一个知之甚少的方面。在星系组装的高峰期及以后，识别和表征活动星系核的一个关键挑战是存在大量的气体和尘埃柱，这些气体和尘埃柱为它们的MBH的生长提供了燃料，但在光学和X射线研究中有效地掩盖了它们。ngVLA的高灵敏度将以无干扰的方式捕获活动星系核到$z \sim 6$及更远的发射。在较低的红移（$z \sim 2$）下，ngVLA的高角分辨率将使空间分辨研究能够在宇宙组装的高峰时期定位其宿主星系内活跃生长的MBH的位置。
2018-10-16 astro-ph.CO astro-ph.GA
Science with an ngVLA: A six-dimensional tomographic view of Galactic star-formation
最近恒星形成活动的各种标志，如水和甲醇脉泽发射或磁活性低质量年轻恒星，可以用甚长基线干涉测量（VLBI）无线电阵列检测。VLBI仪器已经达到了极精确的天体测量，这意味着这些天体的三角视差和自行可以测量到优于1%的太阳几百秒差距内的源，并优于10%的对象在几个千秒差距。基线延伸到数千公里的ngVLA将具有比当前VLBI仪器高一个数量级以上的灵敏度，并将使这种高度精确的天体测量能够在整个银河系中进行。这将提供一个完整的六维视图（三个空间和三个速度坐标）的恒星形成在银河系的磁盘，并有一个变革性的影响，我们的理解恒星形成过程和银河系的结构。
2018-10-16 astro-ph.GA astro-ph.SR
Science with an ngVLA: Deuteration in starless and prestellar cores
在致密的无星核和原恒星核中，氘代物质相对于非氘代物质的相对丰度可以比当地的星际介质大几个数量级。这种增强通过气相和尘埃颗粒中的多个途径进行，其中化学物质强烈依赖于物理条件。在本章中，我们将讨论如何灵敏，高分辨率的观测与氘分子发射的ngVLA将跟踪致密气体结构和运动学的紧凑的物理尺度上跟踪恒星形成的核心和年轻的原恒星和拱星吸积区的后续形成的引力坍缩。同时，这种观测将在追踪恒星和行星形成各个阶段的化学历史方面发挥关键作用。许多关键氘代物质的低J跃迁，以及它们的未氘代对应物，位于60-110 GHz频率窗口内，其低端在很大程度上是现有设施和仪器无法获得的。只有ngVLA提供的灵敏度和角分辨率相结合，将使对恒星形成最早阶段的物理和化学的研究无与伦比。
2018-10-16 astro-ph.GA astro-ph.IM
Science with an ngVLA: Observing the Effects of Chemistry on Exoplanets and Planet Formation
在我们的太阳系和系外行星系统中，推断行星动力学历史的主要机制之一是通过观察元素比（即C/O）。有效利用这些观测结果的能力关键取决于对所观测丰度的化学和进化历史的深入了解。天体化学界在这一领域做出了重大努力，这些努力应该得到更大的系外行星科学界的支持。此外，还需要建造下一代无线电干涉仪，以现场测试许多预测模型，同时提供必要的分辨率，以确定行星形成的位置。
2018-10-15 astro-ph.EP astro-ph.GA
Science with the ngVLA: H$_2$O Megamaser Cosmology
结合对宇宙微波背景的观测，哈勃常数的测量提供了对标准$Λ$ CDM宇宙学模型的直接检验和对暗能量状态方程的有力约束。观测附近活动星系中22 GHz的环核水蒸气超脉泽，可以用来测量它们的距离，几何，从而提供一个直接的，一步测量的哈勃常数。测量不依赖于距离梯和标准烛光。利用目前的仪器，兆脉泽宇宙学项目预计将达到$\sim$ 4%的测量使用兆脉泽技术，根据距离不到10兆脉泽系统。观测宇宙学团体的一个目标是从几个独立的天体物理测量中达到H $_0$的100 - 100级测量，以最大限度地减少系统性。ngVLA将提供发现和测量额外的兆脉泽盘所需的22 GHz的灵敏度，这将使H $_0$测量在$\sim$ 1%的水平。
2018-10-15 astro-ph.CO astro-ph.GA
Science with an ngVLA: Understanding Massive Star Formation through Maser Imaging
对几种分子在厘米波段产生的明亮脉泽辐射成像是理解大质量恒星形成过程的重要工具，因为它提供了一种以高角分辨率探测致密分子气体运动学的方法。不受影响较短波长观测的高尘埃光学深度的阻碍，这些发射线的高亮度温度提供了一种方法来解决吸积和外流运动的尺度精细到$\sim$ 1-10 au深嵌入银河系恒星形成区，并在亚pc尺度附近的星系。下一代甚大阵列将提供充分利用这些强大示踪剂所需的能力。
2018-10-15 astro-ph.GA astro-ph.SR
Science with an ngVLA: High-resolution Imaging of Radio Jets Launched by AGN
从活动星系核（AGN）喷出的等离子体是已知宇宙中能量最高的现象，并通过反馈过程在调节星系形成中起着关键作用。JVLA和VLBA通过高角分辨率全偏振成像和天体测量研究，在理解这些强大喷流及其环境的物理学方面发挥了不可或缺的作用。ngVLA通过中间基线弥合JVLA和VLBA之间的干涉测量差距，为探索VLBI成像的高洛伦兹因子pc尺度活动星系核喷流下游的中间区域提供了令人兴奋的新机会，在这些区域中，卷吸、减速、准直和粒子加速都发生了。在10秒到100秒毫角秒的尺度上对极其微弱的无线电发射进行成像的能力，将导致在解决有关活动星系核喷流的形成、结构和演化的一些最紧迫的问题方面取得新的突破。这些对于更完整地理解早期宇宙中超大质量黑洞和星系的形成及其随后的演化至关重要。
2018-10-17 astro-ph.GA astro-ph.HE
Science with an ngVLA: Star-forming Filaments and Cores on a Galactic Scale
对分子云的连续观测揭示了惊人数量的亚结构，其形式为几pc长的细丝和直径约0.1 pc的核心。了解这些子结构对恒星形成的演变需要运动学和动力学的见解提供了独特的高角度和光谱分辨率的敏感线观测。在这篇简短的论文中，我们描述了如何ngVLA可以有效地探测在附近的恒星形成的分子云使用的NH3旋转反转转换在24 GHz的动态丝和核心。这种发射已被证明可以很好地追踪恒星形成核心和细丝的高柱密度环境，但需要更高分辨率的观测来揭示致密气体如何在这些子结构内流动的重要细节。特别是，我们描述了如何150 × 18米的天线，最大基线为1公里，可用于映射敏感的NH3排放在高柱密度的位置在云中的时间比目前的Jansky VLA大约少一个数量级。
2018-10-15 astro-ph.GA astro-ph.SR
Science with an ngVLA. Cold gas in High-z Galaxies: The dense ISM
这个科学案例的目标是研究遥远星系中星际介质（ISM）的物理条件。特别是，它的致密成分与云的内核有关-这是恒星形成的地方。一氧化碳通常被用来追踪分子气体的排放;然而，它的转变实际上是不透明的，因此阻止了天文学家穿透云层，进入与恒星形成最密切相关的最深层。其他致密气体示踪剂是必需的，尽管它们通常太微弱和/或频率太低，无法在高红移星系中有效观察到。ngVLA将首次提供针对[CI] $_{1-0}$（在$z>5$）所需的射频的灵敏度，以及ISM的致密气体示踪剂如HCN，HNC，HCO+（在各种红移$z>1$）的地面跃迁，超越了迄今为止可以研究的超光源的冰山一角。这些新工具将极大地有助于我们理解不同环境和宇宙时代中气体云和恒星形成之间的密切相互作用。
2018-10-16 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.IM
Magnetic fields in forming stars with the ngVLA
磁场在恒星形成过程的每一个阶段都起着重要的作用，从最初的原恒星核坍缩到恒星到达主序星。因此，这个科学案例的目标是探索可以使用下一代超大阵列（ngVLA）的极化能力来研究的各种磁现象。这包括：（1）原恒星核中的磁场，通过排列的尘埃颗粒的偏振发射，包括在光学厚的区域，在阿塔卡马大毫米/亚毫米阵列（ALMA）可观测的波长;（2）原恒星核和分子流出中的磁场，通过塞曼和戈德赖希-凯拉菲斯效应的谱线偏振;（3）通过偏振同步辐射测量原恒星喷流中的磁场;（4）低质量恒星周围磁层的回旋同步辐射。
2018-06-16 astro-ph.GA astro-ph.SR
Next Generation Very Large Array Memo No. 7 Science Working Group 2: "Galaxy Ecosystems": The Matter Cycle in and Around Galaxies
本白皮书讨论了在1-116 GHz频率范围内工作的“下一代”甚大阵列（ngVLA）如何成为研究银河系和其他星系中“物质循环”的详细天体物理学的突破性工具。如果针对高亮度灵敏度进行优化，ngVLA将带来详细的微波光谱学和全无线电频谱能量分布的建模，作为0.1- 1弧秒分辨率的测量工具定期使用。这个波长范围包括对冷ISM的密度、激发和化学的强有力的诊断，以及对最近恒星形成速率、磁场、冲击和电离ISM的性质的多种示踪。我们强调的设计考虑，这将使该设施在这一领域的革命性，其中最重要的是大量的收集面积上公里长的基线。我们还强调了充分利用ngVLA的大型拟议收集区用于非常长的基线应用的强有力的案例，作为核心设计的一部分。这将允许测量星系的三维空间运动，超越本星系群，并将银河系映射到圆盘的远端。最后，我们讨论了非常高的分辨率和灵敏度的热辐射，其中包括观察黑洞的喂养和解决形成原星系团的建议相结合的收益。
2015-10-21 astro-ph.GA
Next Generation Very Large Array Memo No. 8 Science Working Group 3: Galaxy Assembly through Cosmic Time
下一代甚大阵列（ngVLA）对于理解星系在最早期是如何形成和演化的至关重要。灵敏度和频率覆盖范围将允许检测“正常”遥远星系中的冷气体和尘埃，包括CO，HNC和HCO+等分子气体示踪剂的低J跃迁;同步加速器和自由连续辐射;甚至在最高（z~7）红移处的热尘埃辐射的令人兴奋的可能性。特别是，通过使总的分子气体库能够同时在一个巨大的时代范围内追踪到前所未有的灵敏度-这是其他无线电或亚毫米波设施无法做到的-在不同的星系中检测CO的关键低J跃迁将是ngVLA对高红移星系演化科学的贡献的基石。超宽的带宽将允许对无线电SED进行完整的采样，以及检测光谱确认难以捉摸的尘埃星暴所必需的发射线。ngVLA还将为我们理解宇宙磁性和通过微波偏振测量获得的科学做出独特的贡献。最后，高超的角分辨率将使该领域超越检测实验，并允许详细研究这些系统的形态和动力学，包括磁盘/合并的动力学建模，确定流出的属性，测量气体磁盘的黑洞质量，并解决多个活动星系核。我们探索ngVLA对这些领域的贡献，以及与当前和即将到来的设施的协同作用，包括ALMA，SKA，大型单碟亚毫米天文台，GMT/TMT和JWST。
2015-10-21 astro-ph.CO astro-ph.GA
Astro2020 Science White Paper: The Extended Cool Gas Reservoirs Within z > 1 (Proto-)Cluster Environments
高红移（$z$）原星系团将作为测试场，探测我们在当前时代看到的新兴金属、恒星和大尺度结构的气体供应。这项工作的主要作用，大无线电/毫米（mm）单碟设施将在约束散装，冷（T $= 10^{1-4}$ K）分子和原子气体含量。为了突出对大型无线电/毫米单碟的需求，我们计算了绿岸望远镜（GBT）未阻挡的100米孔径的高灵敏度如何提供至关重要的干涉短间距覆盖，以支持最大尺度下冷中性气体的高分辨率ngVLA观测。这些组合观测对于揭示低表面亮度发射是最佳的，因此有助于整个宇宙时间的重子总质量估计。
2019-03-27 astro-ph.GA
Next Generation Very Large Array Memo No. 6, Science Working Group 1: The Cradle of Life
本文讨论了未来长基线干涉仪在毫米和厘米波长下工作的引人注目的科学案例，如拟议的下一代变大阵列（ngVLA）。我们报告的活动的摇篮的生命科学工作组，其重点是形成的低质量和高质量的恒星，行星的形成和演变的原行星盘，物理和成分的研究太阳系的机构，并可能检测到无线电信号从外星文明。我们提出了19个科学项目的基础上，目前的规格的ngVLA。其中五个项目被列为可能的重点科学项目：（1）解析最年轻的HII区域和高质量原恒星喷流的密度结构和动力学，（2）以更高的分辨率揭示双星/多颗原恒星，（3）以低至1 AU的比例绘制附近盘中的行星形成区域，（4）研究复杂分子的形成，（5）太阳系巨行星的深大气测绘。对于每一个项目，我们讨论了科学的重要性和可行性。这里所介绍的结果应被视为对这种设施所能实现的科学进行更深入分析的开始，而且决不是完整或详尽的。
2015-10-21 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.IM
A Collection of German Science Interests in the Next Generation Very Large Array
本文汇编德国天文学界在两次研讨会上形成的48项ngVLA科学构想，涵盖其技术能力与2030年代研究方向，作为后续讨论和修订基础。
2024-06-18 astro-ph.CO astro-ph.EP astro-ph.GA
Astro2020 Science White Paper: Are Supernovae the Dust Producer in the Early Universe?
超新星是否是尘埃的重要来源一直是一个长期的争论。在高红移星系中观测到的大量尘埃提出了一个关于宇宙中尘埃起源的基本问题，因为在高红移星系中，恒星不可能进化到产生尘埃的AGB阶段。相比之下，超新星发生在恒星形成开始后的几百万年内。本白皮书重点关注JWST和LSST时期美国极大望远镜（ELT）视角下超新星喷出物中的尘埃形成。
2019-04-17 astro-ph.GA
The high-redshift Universe with Spitzer
星系是什么时候开始形成恒星的？遥远星系在星系形成模型和再电离时代中扮演什么角色？在典型的恒星形成星系中，红移>~4的条件是什么？为什么星系的演化依赖于环境？斯皮策太空望远镜是解决这些问题的关键工具。准确了解恒星质量、年龄和恒星形成速率需要测量静止坐标系的光学（和紫外）光，只有斯皮策能够探测足够大样本的典型星系的高红移。这些科学目标中的许多是詹姆斯韦伯太空望远镜的主要科学驱动力，斯皮策为我们提供了第一次探索。
2020-05-14 astro-ph.GA
Prospects for Observing Galaxy Spectral Energy Distribution from the Radio to the far-Infrared in the Era of Next-Generation Radio Telescopes
National Radio Astronomy Observatory（美国国家射电天文台）；Department of Astronomy, University of Virginia（弗吉尼亚大学天文学系）；Department of Physics, Northeastern University（东北大学物理系）；Department of Physics, Cornell University（康奈尔大学物理系）；Eureka Scientific（尤里卡科学公司）；Instituto de Radioastronomía y Astrofísica, Universidad Nacional Autónoma de México（墨西哥国立自治大学无线电天文学与天体物理学研究所）；Space Telescope Science Institute（太空望远镜科学研究所）；Department of Physics, University of California, Santa Barbara（加州大学圣塔芭芭拉分校物理系）；Department of Astronomy, University of Massachusetts, Amherst（马萨诸塞大学阿默斯特分校天文学系）
本文探讨利用下一代射电望远镜观测高红移星系射电-远红外连续谱的能量分布，展示其在宇宙再电离后研究星系形成的能力。
2026-05-01 astro-ph.GA
Milky Way and Nearby Galaxies Science with the Single Aperture Large Telescope for Universe Studies (SALTUS) Space Observatory
本文介绍NASA远红外探测级任务SALTUS的银河系与近邻星系科学目标，该望远镜凭借14米低温主镜大幅提升观测性能，将在2030年代填补远红外观测空白并配套相关观测规划。
2024-07-13 astro-ph.GA astro-ph.IM
Local Universe Science with the E-ELT
本文简要回顾了欧洲极大望远镜（E-ELT）将实现的局部宇宙的一些令人兴奋的研究。作为说明性的例子，它总结了一些科学目标，已被设置为这个仪器的研究年轻的星爆星团，演化的恒星，银河系中心，银河系结构，核测时，解释“Spite高原”，并解决恒星星族在外部星系的属性。最后，它警告说，如果我们要证明E-ELT的成本是合理的，我们真的需要更加创新和冒险。
2010-08-16 astro-ph.GA astro-ph.IM
Why the Northern Hemisphere Needs a 30-40 m Telescope and the Science at Stake: Cosmology and High-z Universe
Centro de Astrobiología (CAB), CSIC-INTA（西班牙天文生物学中心）；Kavli Institute for Cosmology, University of Cambridge（剑桥大学卡弗里宇宙学研究所）；Department of Astronomy, University of Geneva（日内瓦大学天文学系）；INAF - Osservatorio Astronomico di Padova（意大利国家天体物理研究院帕多瓦天文台）；Department of Physics and Astronomy, University of California, Los Angeles（加州大学洛杉矶分校物理与天文学系）；Instituto de Astrofísica de Canarias（加那利群岛天文物理研究所）；UCO/Lick Observatory, Department of Astronomy and Astrophysics, University of California, Santa Cruz（加州大学圣克鲁兹分校UCO/利克天文台天文学与天体物理学系）；Department of Physics, University of the Pacific（太平洋大学物理系）
北半球需建设30-40米望远镜以应对宇宙学和高红移宇宙研究中的关键问题，提供多路复用观测能力以加速极端天文事件研究。
2025-12-16 astro-ph.GA astro-ph.IM
Mission Design for the TAIJI misson and Structure Formation in Early Universe
空间引力波探测有望为天文学研究天体物理和宇宙学中引力物理的强场动力学打开一扇新的窗口。本文是近十年前中国科学院国家空间科学中心委托进行的空间引力波探测可行性研究报告的摘要。这项研究的目的是探索各种可能的飞行任务选择，以探测空间引力波，替代（e）LISA飞行任务概念，并研究技术方面的要求。根据科学和技术可行性之间的相对优点和平衡，研究了一套有代表性的飞行任务方案，最后建议将飞行任务设计作为中国科学院研究和开发的起点。任务设计最终被当前的“太极”任务采用，作为该项目的基线参数。受技术限制，TAIJI任务的基线参数的设计方式，以优化能力的星载引力波探测器探测高红移光种子，中等质量的黑洞，从而揭示了重要的光在早期宇宙的结构形成。
2021-05-02 astro-ph.GA gr-qc
K-DRIFT Science Theme: Galaxies in the Faint Universe
Korea Astronomy and Space Science Institute（韩国天文与空间科学研究所）；Department of Astronomy and Atmospheric Sciences, Kyungpook National University（庆北大学天文与大气科学学院）；Department of Astronomy and Space Science, University of Science and Technology（科学技术大学天文与空间科学系）；Astronomy Program, Department of Physics and Astronomy, Seoul National University（首尔大学物理天文学系天文学项目）；SNU Astronomy Research Center, Seoul National University（首尔大学天文研究中心）；Natural Science Research Institute, University of Seoul（首尔大学自然科学研究院）；Department of Astronomy and Yonsei University Observatory, Yonsei University（延世大学天文系及延世大学天文台）；Quantum Universe Center, Korea Institute for Advanced Study（韩国高等科学研究院量子宇宙中心）
K-DRIFT望远镜旨在探索低表面亮度宇宙，通过研究星系质量组装和恒星形成活动，揭示宇宙演化过程。
2026-02-09 astro-ph.GA astro-ph.IM
"An Era of Precision Astrophysics: Connecting Stars, Galaxies and the Universe," an Astro2010 Science White Paper
摘要：天体物理学的黄金时代已经到来，我们有了重大发现（太阳系外行星、暗物质、暗能量）和精确的宇宙学。由于最近的精确测量，对恒星和星系的基本认识是可以实现的。我们强调了距离的重要性，并建立了独立于距离和质量的模型。距离是天体物理学的基础，它们的知识可以极大地改变我们对现象的看法：例如，在古代，日心说被否定，因为没有观测到预测的恒星视差。距离测量直接关系到宇宙的历史和命运，因为它们提供了3种方法中的2种来确定宇宙的日期。第一种方法是基于恒星的年龄，如果它们的亮度（距离）是准确的，就可以确定。第二种方法依赖于宇宙学方法。宇宙的年龄是H_0的倒数。正如前一份十年报告所强调的那样，“......天体物理学就是要了解宇宙是如何...星系和恒星他们是如何形成的，他们的命运是什么。这些问题可以用微弧秒天体测量学部分地回答：1）银河系考古学：对银河系和其他本群星系形成历史的详细重建，2）银河系中最古老的恒星和宇宙的年龄，3）H_0和和谐宇宙学。这些目标是可以实现的，结合从拟议的SIM-Lite任务补充地面光谱学的μ as-arcsecond天体测量。我们提出的项目的结果将迫使50年来对恒星天体物理学进行最大规模的重新评估，这将影响天体物理学的大多数分支。
2009-02-18 astro-ph.CO astro-ph.GA
Unraveling the Universe with DESI
暗能量光谱仪（DESI）是第四阶段的地面暗能量实验，计划于2020年开始运行。在本文中，我们对会议期间提出的DESI进行了简短回顾{ \it Recontres de Moriond 2018}。DESI将使用四种不同的示踪剂来绘制宇宙：星系的红移从0.05到1.7，类星体的红移从2.1到3.5。DESI将测量总共3500万个光谱，覆盖以前从未探索过的宇宙区域，提供大尺度结构图，这将使宇宙加速研究取得重大进展。DESI的关键科学目标是使用两个互补的观测量来约束暗能量和广义相对论的潜在偏差：重子声学振荡（BAO）和红移空间畸变（RSD）。其他的科学目标，如限制中微子质量和通货膨胀的总和，预计与基线项目。DESI安装于2018年2月开始，目前仪器的建设正在进行中。将用于确定目标的成像调查目前处于最后阶段，已完成80%，预计将于2018年底完成。DESI合作正在积极准备调查操作和科学分析，为2020年1月的第一次光做好准备。
2019-01-06 astro-ph.GA astro-ph.IM
Science Enabled by a 30-Meter-Class Telescope in the Northern Hemisphere: Massive Stars at Low Metallicity
Centro de Astrobiología, CSIC-INTA（天体生物学中心，西班牙高等科学研究委员会-国家航空航天技术研究所）；Departamento de Astrofísica, Universidad de La Laguna（拉古纳大学天体物理学系）；Instituto de Astrofísica de Canarias（加那利群岛天体物理研究所）；Departamento de Física, Universidad de Alicante（阿利坎特大学物理系）；Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam (AIP)（波茨坦莱布尼茨天体物理研究所）；Instituto de Astrofísica de Andalucía, CSIC（安达卢西亚天体物理研究所，西班牙高等科学研究委员会）
利用北半球30米级望远镜研究低金属licity的大质量恒星，以探索早期宇宙的条件和宇宙演化。
2025-12-16 astro-ph.GA astro-ph.IM astro-ph.SR
Resolving 4-D Nature of Magnetism with Depolarization and Faraday Tomography: Japanese SKA Cosmic Magnetism Science
磁场在各种天体中起着重要的作用。射电天文学揭示了磁场在我们的宇宙中无处不在。然而，磁场的真正起源和演化还没有得到很好的证明。为了在未来几十年内推进我们对宇宙磁学的认识，平方公里阵列（SKA）应该具有比以往任何时候都高的灵敏度，它在宇宙空间中提供了许多观测点。此外，SKA应设计成便于宽带偏振测量，以便允许我们通过去偏振和法拉第层析术来检查磁场的视线结构。SKA将能够驱动星际介质、银河系、星系、活动星系核、星系团以及可能保存原始宇宙信息的宇宙网的宇宙磁性。日本SKA联盟（SKA-JP）磁性科学工作组（SWG）提出了“用去极化和法拉第层析成像解决磁性的4-D性质”项目，其中包含10个科学用例。
2016-03-08 astro-ph.GA astro-ph.IM
Japanese Cosmic Dawn/Epoch of Reionization Science with the Square Kilometre Array
宇宙再电离被认为是宇宙中气体的主要相变。由于早期宇宙中形成的天体，如第一批恒星、星系和黑洞，被认为引起了宇宙再电离，因此这些天体的形成历史和性质与再电离过程密切相关。尽管探索再电离的重要性，但我们对再电离的认识还不够充分。平方公里阵列（SKA）是下一代大型望远镜，将在未来十年内运行。虽然目前有几个下一代望远镜计划，但SKA将是唯一一个有可能直接观测z~30的中性氢的望远镜，并为我们提供有关宇宙黎明（CD）和再电离时代（EoR）的宝贵信息。SKA的早期科学将在几年内开始;因此，现在是我们制定SKA CD/EoR科学战略的时候了。本文件的目的是介绍日本在SKA项目中的科学兴趣，并报告我们的调查结果。
2016-03-07 astro-ph.CO astro-ph.GA
On The Planetary Theory of Everything
在这里，我们提出了一个简单的解决方案，困扰（额外的）“银河”天文学家和宇宙学家在上个世纪的问题。我们表明，“星系”的形成，暗物质，和宇宙膨胀的张力都可以解释的自然行为的一个压倒性的大量人口的系外行星在整个宇宙。其中一些想法已经开始在文献中提出，我们赞扬这些先驱革命性地改变了我们对天体物理学的理解。此外，我们断言，由于行星显然是天文学家提出的每一个当前问题的普遍答案，行星科学必须成为所有科学的基础，因此，所有当前的科学资金都应该保留给（外）行星科学-我们欢迎所有天文学家和其他科学家。
2023-03-29 astro-ph.CO astro-ph.EP astro-ph.GA
Astro2020 Science White Paper: Science Platforms for Resolved Stellar Populations in the Next Decade
在过去的十年里，对已分辨的恒星星族的研究在探索暗物质的本质、揭示恒星形成、化学富集和银河系及附近星系的动力学历史以及探索从广义相对论到恒星结构的基础物理学方面取得了巨大的进步。大型调查对这些发现中最大的发现尤为重要。在未来十年，目前和计划中的调查将推动这些研究领域进一步通过各种各样的发现空间，给我们前所未有的看法到低表面亮度宇宙，高表面亮度宇宙，恒星的三维运动，时域，和化学丰度的恒星星族。这些发现空间将由各种各样的设施开放，包括持续的盖亚任务，LSST和WFIRST等成像机器，DESI，Subaru-PFS和MSE等大规模多路复用光谱平台，以及JWST，ELT和LUVOIR等高灵敏度和空间分辨率的望远镜。我们不知道这些设施中哪一个将在未来十年内被证明对解决恒星星族研究最关键。然而，我们可以预测，通过允许广泛的社区使用这些数据，它们成功的机会将最大化，许多科学发现将利用这些数据的组合，计算的进步将使它们产生的大型和复杂数据集的分析变得越来越复杂。我们建议Astro 2020 1）承认数据档案在未来十年将为恒星星族和其他科学发挥的关键作用，2）认识到计算技术的进步将为调查数据分析带来的机会，3）考虑投资科学平台技术，以实现这些机会。
2019-03-12 astro-ph.GA astro-ph.IM
Low-frequency gravitational-wave science with eLISA/NGO
我们回顾了新引力波天文台（NGO，a.k.a.）的预期科学性能。eLISA），这是欧洲航天局正在研究的一项任务，将于21世纪20年代初发射。eLISA将探测低频引力波天空（从0.1 mHz到1 Hz），检测和表征整个宇宙中各种各样的系统和事件，包括星系合并而聚集在一起的大质量黑洞的合并;恒星质量黑洞和致密恒星的螺旋进入银河系中央黑洞;银河系中有数百万个超紧凑的双星，它们既分离又有质量转移;还有可能是不可预见的来源，比如来自早期宇宙的残余引力波辐射。eLISA的高信噪比测量将为宇宙的结构和历史提供新的见解，并将在其强场动力学机制中测试广义相对论。
2012-09-12 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
