Evolution of Cosmic Molecular Gas Mass Density From z ~ 0 to z = 1 -1.5
我们试图通过结合恒星形成星系的恒星质量函数和它们的平均分子气体质量分数来约束$z =1-1.5$和局域宇宙中的宇宙分子气体质量密度。平均分子气体质量分数取自最近对恒星形成星系在红移处的CO观测。宇宙分子气体的质量密度在$z=1-1.5$下为$ρ_{\rm H_2} = (6.8-8.8)~\times~10^7~M_\odot~{\rm Mpc}^{-3}$，在$z \sim 0$下为$6.7 \times 10^6~M_\odot~{\rm Mpc}^{-3}$，通过向下积分到$0.03~M^\ast$。虽然这些值有各种不确定性，但$z =1-1.5$的宇宙分子气体质量密度大约是本地宇宙的10倍。$z \sim 1-2$的宇宙恒星形成率密度也比本地宇宙大10倍左右。我们的结果表明，在$z=1-1.5$大的宇宙分子气体质量密度解释了大的宇宙恒星形成率密度在$z \sim 1 -2$。
2016-12-14 astro-ph.GA
Ubiquitous Molecular Outflows in z > 4 Massive, Dusty Galaxies II. Momentum-Driven Winds Powered by Star Formation in the Early Universe
分子气体的星系外流是星系中常见的现象，可能代表星系自我调节其生长的机制，重新分配可能形成恒星的气体。我们以前提出了第一次调查的分子外流在z > 4对样本的大规模，尘埃星系。在这里，我们描述了在我们的调查中发现的分子流出的物理性质。使用低红移流出作为训练集，我们发现协议的因素之间的两个水平的流出率估计。我们发现分子外流率150- 800 Msun/年，并推断质量负荷因子略低于统一。在高红移源中，分子质量加载因子与任何其他测量量没有很强的相关性。流出的能量与以恒星形成为驱动源的动量驱动风的预期一致，不需要能量保存阶段。在我们的样本中没有活动星系核活动的证据，虽然我们不能排除深埋的活动星系核，但它们的存在并不需要解释外流能量学，与附近具有快速外流的模糊星系相反。流出的气体中有50%会逃逸到环星系介质（CGM）中，尽管这一比例非常不确定，但可能高达50%。然而，根据与z~2-3类星体吸收线研究的比较，这仅构成总冷CGM质量的一小部分，但可以代表CGM金属质量的>~10%。我们的调查提供了在非常早期的宇宙中的分子外流特性的第一个统计特征。
2020-10-23 astro-ph.GA
New places and phases of CO-poor/CI-rich molecular gas in the Universe
在这项工作中，我们扩展了最近发现的作用，宇宙射线（CR）在调节平均CO/ $\rm H_2$丰度比的分子云（从而其CO线的可见性）在星爆星系的工作，并发现它可以导致一个CO-穷人/CI丰富的$\rm H_2 $气相，即使在环境中与银河系或在普通的恒星形成星系预期只有适度增强的CR背景。此外，相同的CR驱动的天体化学提出了一个广泛的相变的分子气体向一个CO-贫/CI-富阶段的可能性：a）分子气体外流发现在恒星形成的星系，b）活动星系核（AGN），和c）附近的同步辐射发射无线电喷流和无线电大声核心的强大的无线电星系。对于主序星星系，我们发现CRs可以使它们的一些分子气体质量CO不可见，复合低金属丰度的影响。成像的原子碳的两个精细结构线的分辨率高到足以搜索以外的CI/CO亮线区域与中央恒星爆发可以揭示这样的CO-贫/CI-富分子气相，只要相对亮度灵敏度水平$T_b$（CI $1-0$）/ $T_b$（CO $J=1-0$）$\sim $ 0.15达到。在银河系中搜寻这种气体的能力现在已经掌握在部署在南极洲的新的高频勘测望远镜HEAT和未来将部署在Dome A的望远镜上。ALMA可以在恒星形成的螺旋盘、星系分子气体流出以及射电大声物体的CR强度高的星系和环星系气体丰富的环境中寻找这种气体。
2018-04-26 astro-ph.GA
Electron driven reactive processes involving H$^+_2$ and HD$^+$ molecular cations in the Early Universe
我们描述了主要的低能电子碰撞过程，涉及H $^+_2$和HD $^+$，相关的早期宇宙的天体化学：离解复合，弹性，非弹性和超弹性散射。我们报告的截面和麦克斯韦速率系数的旋转和振动的过渡，并概述了几个重要的功能，如同位素，旋转和共振效应。
2022-03-02 astro-ph.GA astro-ph.IM physics.atom-ph
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
Cold Molecular Outflows in the Local Universe
我们研究分子外流的样本中的45个本地星系，恒星形成和活动星系核，主要是通过使用从ALMA档案和文献中的CO数据。对于子样本，我们还将分子流出与电离和中性原子相进行比较。我们推断出一个经验的分析功能有关的流出率同时的SFR，$L_{\rm AGN}$，和星系恒星质量，这种关系是紧密得多的关系与个人的数量。外流动能显示出比以前更大的分散，更有偏见的研究，从0.1%到5%的$L_{\rm AGN}$，而动量率范围从1到30倍$L_{\rm AGN}/c$，表明这些外流可以是能量驱动的，但与ISM的耦合效率范围很广，辐射压力驱动。对于约10%的对象的流出能量显着超过最大理论值，我们解释这些作为“化石流出”，从过去的活动强烈活动星系核，现在已经消失。我们估计，在这里探测的恒星质量范围内（$>$ 10 $^{10}~\rm M_{\odot}$），只有不到5%的外流气体逃离星系。在强大的活动星系核中，与外流有关的分子气体耗尽时间可以短到几百万年，然而，总气体（H $_2$ +HI）耗尽时间要长得多。总而言之，我们的研究结果表明，即使是活动星系核驱动的外流，在清除星系的全部气体含量方面也可能相对无效，尽管它们可能能够清除和淬灭中心区域。
2019-02-05 astro-ph.GA
Effective destruction of CO by cosmic rays: implications for tracing H$_2$ gas in the Universe
我们报告的宇宙射线（CR）的影响下，典型的宇宙中的恒星形成星系的条件下，在$\rm H_2$云的CO丰度。我们发现，这个最重要的分子跟踪H $_2$气体是非常有效地摧毁ISM环境中的CR能量密度$\rm U_{CR}\sim(50-10^{3})\times U_{CR,Gal}$，预计在整个宇宙中的许多恒星形成系统的范围。这种依赖密度的效应在体积上起作用，而不仅仅是在分子云表面上（即不像FUV辐射也会破坏CO），并且通过以下方式促进：a）CR对CO的直接破坏，以及b）由CR产生的He $^{+}$激活的反应通道。我们发现的效果是强大的，足以使牛奶路型巨分子云（GMC）非常CO贫（因此CO不可追踪），即使在ISM环境中，而适度增强的平均CR能量密度$\rm U_{CR}\sim(10-50)\times\rm U_{CR,Gal}$。我们的结论是，CR引起的分子云中的CO破坏，不受尘埃吸收的阻碍，也许是控制CO可见性的分子气体在大力恒星形成星系的单一最重要的因素。我们预计，CO破坏机制的二级效应将使这些星系富气盘中的H $_2$分布在CO $J$ =1- 0，2- 1谱线发射中显得比实际上更团块。最后，我们给出了CO/H $_2$丰度比作为气体密度和CR能量密度的函数的解析近似，用于星系大小或宇宙学流体动力学模拟，并提出了一些关键的观测检验。
2015-02-19 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
A Bayesian blind survey for cold molecular gas in the Universe
提出了一种新的贝叶斯方法进行图像域搜索的线发射星系。该方法使用空间和光谱信息来鲁棒地确定源属性，采用简单的高斯模型或其他物理激励模型，同时使用证据来确定源是真实的概率。在本文中，我们描述的方法，它的应用程序都模拟的数据集，和一个盲目的调查冷分子气体的观测哈勃深场北高原德布尔干涉仪。我们在调查中总共进行了6次稳健检测，其中5次在其他观测波段有对应的检测。我们确定了在以前的调查中发现的最安全的检测，同时发现了一个新的可能的线源，其光学ID在以前的分析中没有看到。这项研究作为一个试点应用贝叶斯统计未来的搜索进行低$J$ CO转换的高红移星系使用JVLA，并在毫米波与ALMA，使强大的科学结论的推断历史的恒星形成星系在宇宙中通过宇宙时间。
2014-08-15 astro-ph.GA astro-ph.IM
The ALPINE-ALMA [CII] survey: Molecular gas budget in the Early Universe as traced by [CII]
正常星系在z>4时的分子气体含量受到很大的限制，因为通常使用的分子气体示踪剂变得难以检测。我们使用最近提出的[CII] 158 μ m光度作为分子气体示踪剂，估算了来自ALMA早期[CII]大型研究计划（ALPINE）巡天的大样本中z=4.4-5.9的主序星形成星系中的分子气体含量，这些星系的恒星质量中值为10^9.7兆太阳。从[CII]光度、动力学质量和静止坐标系850 μ m光度（从静止坐标系158 μ m连续光谱外推）得到的分子气体质量之间的一致性，支持[CII]作为我们样品中分子气体的可靠示踪剂。我们发现分子气体耗尽的时间尺度从z=0到z=5.9持续下降，在z~5.5处达到平均值（4.6+/-0.8 x10 ^8年），仅比现在的星系短2-3倍。这表明，除非分子气体分数显着增加，否则恒星形成效率会向高红移方向轻微增强。我们的估计表明，如先前所报道的，分子气体分数的上升在z~3.7以上消失，以在z=4.4-5.9上达到63%+/-3的平均值。气体部分的这种红移演化与特定恒星形成速率的演化一致。我们使用多历元丰度匹配来跟踪10^13 Msun晕中z=0类银河系星系和10^14 Msun晕中质量更大的z=0星系的祖先的气体分数随宇宙时间的演化。有趣的是，前者的祖先显示出随着宇宙时间的单调减少的气体分数，而后者显示出恒定的气体分数从z=5.9到z~2和减少z<2。我们讨论了三种可能的…
2020-04-22 astro-ph.GA
The CO universe: Modelling CO emission and H$_{\rm 2}$ abundance in cosmological galaxy formation simulations
我们设计了一个星系中分子气体云形成和分布的物理模型。利用该模型预测了一氧化碳（CO）和分子氢（H $_{\rm 2}$）丰度的转动跃迁线强度。使用输出的插图TNG宇宙学模拟，我们填充分子气体云的未解决的大小在个别模拟星系，其中的星际辐射场与尘埃衰减的影响也被考虑在内。然后，我们使用公开可用的代码DESPOTIC计算CO线亮度和H $_{\rm 2}$密度，而不假设CO到H $_{\rm 2}$转换因子（$α_{\rm CO}$）。我们的方法使我们能够研究CO（1-0）和更高过渡线所追踪的空间和运动学结构。我们比较了CO光度和H $_{\rm 2}$质量与最近的观测星系在低和高红移。我们的模型很好地再现了观测到的CO光度函数和估计的H $_{\rm 2}$质量在本地宇宙。宇宙中大约有10%的分子存在于恒星质量低于$10^9~{\rm M_\odot}$的矮星系中，但这些星系通常是“CO-暗”的，并且通常具有较高的$α_{\rm CO}$。我们的模型预测一般较低的CO线的亮度比观测在红移$z\gtrsim 1$ - $2$。我们认为，这种差异可以解释为高红移恒星形成星系的高度湍流结构。
2020-08-28 astro-ph.GA
The ISM scaling relations in DustPedia late-type galaxies: A benchmark study for the Local Universe
这项工作的目的是所有的ISM组件（灰尘，原子/分子/总气体），气相金属丰度，和其他星系的属性，如Mstar和星系形态，晚型星系在本地宇宙的主要标度关系的表征。这项研究是通过从整个DustPedia样本中提取晚型星系，并利用DustPedia项目提供的大型均匀数据集进行的。样本由436个星系组成，其形态阶段从T = 1到10，M星从6 x 10^7到3 x 10^11 Msun，SFR从6 x 10^（-4）到60 Msun/yr，12 + log（O/H）从8到9.5。涉及分子气体的标度关系进行了研究，通过假设一个常数和金属度依赖的XCO。通过生存分析技术进行分析。我们证实，尘埃质量与总气体质量的相关性非常好，并发现-第一次-尘埃质量与原子气体质量的相关性比分子更好。我们表征重要的质量比，如气体分数，分子与原子气体质量比，尘埃总气体质量比（DGR），尘埃与恒星质量比。只有假设的金属依赖XCO再现预期的DGR减少形态阶段的增加和减少气相金属，斜率约为1。DGR，气相金属丰度和尘埃与恒星的质量比，对于我们的星系样本，直接与星系形态。分子-原子气体质量比和DGR在低分子气体组分中呈现正相关，但在富含分子气体的星系中，这种趋势被打破。据我们所知，这种趋势以前从未发现过。这为星系演化的理论模型提供了新的约束条件，也为高红移研究提供了参考。
2019-12-19 astro-ph.GA
xGASS: Total cold gas scaling relations and molecular-to-atomic gas ratios of galaxies in the local Universe
我们提出了扩展的GALEX阿雷西博SDSS调查（xGASS），气体分数有限的人口普查的原子（HI）气体含量的1179个星系只选择恒星质量（$M_\star =10^{9}-10^{11.5} M_\odot$）和红移（$0.01<z<0.05$）。这包括208个星系的新阿雷西博观测，我们发布了目录和HI光谱。除了扩展GASS HI标度关系的恒星质量的十年，我们量化总（原子+分子）冷气体分数和分子-原子气体质量比，$R_{mol}$，为477个星系的子集观测IRAM 30米望远镜。我们发现，原子气体的分数不断增加，随着恒星质量的减少，没有一个平台下降到$\log M_\star/M_\odot = 9$的迹象。总的气体储层在我们的整个恒星质量范围内仍然以HI为主，因此总气体分数的标度关系非常类似于原子的标度关系，但与$R_{mol}$强烈相关的分散，特别是在固定的特定恒星形成率下。平均而言，$R_{mol}$随着恒星质量和恒星表面密度$μ_\star$的增加而微弱地增加，但在固定的$M_\star$或$μ_\star$下，个体值几乎有两个数量级的变化。我们发现，对于恒星形成序列上的星系，$R_{mol}$的变化主要是由HI水库的变化驱动的，与$μ_\star$有明显的依赖关系。确定星系质量或结构是否在调节星系的冷气含量方面起着最重要的作用，需要准确分离星系核球和星系盘组分，以研究气体…
2018-02-07 astro-ph.GA
Molecular gas hidden in plain sight in the early Universe
French-Chilean Laboratory for Astronomy, IRL 3386, CNRS and U. de Chile（法智天文联合实验室，IRL 3386，法国国家科学研究中心和智利大学）；Université Lyon 1, ENS de Lyon, CNRS, CRAL, UMR 5574（里昂第一大学，里昂高等师范学校，法国国家科学研究中心，CRAL）；Ioffe Institute（约费研究所）；Institut d’Astrophysique de Paris, CNRS-SU, UMR 7095（巴黎天体物理研究所，法国国家科学研究中心-索邦大学）
研究早期宇宙中隐匿的分子气体，通过新观测发现极端居间分子吸收体，其金属丰度低但分子分数高，为开发探测算法提供基准，揭示高\(H_2\)发生率及相关观测偏差，强调未来巡天和大望远镜观测的重要性。
2026-07-22 astro-ph.GA
Gone with the heat: A fundamental constraint on the imaging of dust and molecular gas in the early Universe
尘埃连续谱和一氧化碳（CO）谱线图像是推断星系盘大小、H $_2$气体速度场、封闭H $_2$和动力学质量等结构特征的有力工具。我们报告的一个基本约束设置的宇宙微波背景（CMB）上观察到的星系的结构和动力学特性，推导出的尘埃连续谱和CO线成像在高红移。随着遥远宇宙中CMB温度的升高，CMB与冷尘埃和H $_2$气体之间的热平衡逐渐消除了它们的亮度分布与CMB之间的所有空间和光谱对比。对于高红移星系，这强烈的偏见可恢复的H $_2$气体和尘埃的质量分布，尺度长度，气体速度场和动力学质量的估计。这种限制是唯一的毫米/亚毫米波长，不像它的全球尘埃连续体和星系的分子线发射的已知效果，它不能简单地解决。然而，我们确定了一个独特的签名的CMB影响的连续亮度分布，即增加，而不是减少这种亮度分布和CMB之间的对比度时，在遥远的星系中的冷尘埃成像的频率超过罗利-牛仔裤限制。对于分子气体示踪剂，相同的效应使得原子碳（Cl）线保持比CO线更大的对比度。
2016-06-06 astro-ph.CO astro-ph.GA
Atomic carbon as a powerful tracer of molecular gas in the high-redshift Universe: perspectives for ALMA
我们使用一个高分辨率的流体动力学模拟，跟踪一个大规模的高红移星系内的分子氢的非平衡丰度，以产生模拟阿塔卡马大毫米阵列（ALMA）的原子碳，CI 1-0和CI 2-1的精细结构线的地图。受最近的观测和理论工作的启发，我们假设CI在巨大的分子云中完全混合，并证明其发射是H2的一个很好的代理。几乎所有与星系相关的H2都可以在红移z<4处使用紧凑的干涉配置与大合成光束（无法分辨目标星系）在不到4小时的积分时间内检测到。\CI谱线的低分辨率成像（其中目标星系被分解为三到四个光束）将在不到12小时的孔径合成中检测到约80%的H2。在这种情况下，产生的数据立方体也提供了确定星系动态所需的关键信息。我们的结论是ALMA观测CI 1-0和2-1发射非常适合于延长宇宙回望时间的间隔，在此期间，H2分布，动力学质量和Tully-Fisher关系的星系可以稳健地探测。
2014-09-09 astro-ph.CO astro-ph.GA
The lifetime of 100,000 molecular clouds in the nearby Universe
University of Bonn（波恩大学）；National Institute for Fusion Science（国立研究开发法人核融合科学研究所）；Universität zu Köln（科隆大学）；Ohio State University（俄亥俄州立大学）；Center for Cosmology and Astroparticle Physics（宇宙学与高能天体物理中心）；Universiteit Gent（根特大学）；Universität Heidelberg（海德堡大学）；Zentrum für Astronomie, Institut für Theoretische Astrophysik（天文中心理论天体物理研究所）；Interdisziplinäres Zentrum für Wissenschaftliches Rechnen（跨学科科学计算中心）；University of Alberta（阿尔伯塔大学）；Algoma University（阿尔戈马大学）；University of Wyoming（怀俄明大学）；University of Cape Town（开普敦大学）
研究通过分析66个星系中108466个分子云的数据，发现小质量云在20Myr内形成，大质量云需100Myr，核心区域形成更快，但星形成效率低，云寿命仅占分子耗尽时间的1%，暗示磁场或星形成反馈等机制延长了云形成时间。
2026-04-27 astro-ph.GA
The MASSIVE survey - XI. What drives the molecular gas properties of early-type galaxies
在本文中，我们研究的分子气体含量的代表性样本的67个最大质量的早期型星系在本地宇宙中，均匀地从大规模的调查。我们提出了新的IRAM-30米望远镜观测30个这样的星系，使我们能够探测整个样品的分子气体含量，以固定的分子-恒星质量分数为0.1%。该代表性样品的总检出率为25 $^{+5.9}_{-4.4}$ %，通过结合MASSIVE和ATLAS $^{\rm 3D}$分子气体调查，我们发现联合检出率为22.4 $^{+2.4}_{-2.1}$ %。这个探测率似乎与星系的质量、大小、在基平面上的位置和局部环境无关。我们在这里首次表明，真正的慢旋转可以主机分子气体水库，但他们这样做的速度是显着低于快速旋转。在固定质量下具有较高速度色散的物体（较高的运动学凸起分数）不太可能具有可检测的分子气体，并且在气体确实存在的地方，具有较低的分子气体分数。此外，稠密环境中的卫星星系的分子气体与恒星质量比孤立天体低$\approx$ 0.6 dex。为了解释这些结果，我们创建了一个玩具模型，我们用它来约束这些系统中气体的起源。我们能够推导出一个独立的估计，在低红移宇宙中的气体丰富的合并率。这些富含气体的合并似乎主导了ETG的气体供应，但恒星质量损失，热晕冷却和螺旋星系的转变也起着次要的作用。
2019-03-21 astro-ph.GA
Carbon monoxide in an extremely metal-poor galaxy
在宇宙中，金属丰度低于太阳值10%的贫金属星系是研究早期宇宙准原始环境中星际介质的最佳模拟。尽管这些星系中的恒星正在形成，但分子气体的存在（已知为星系中的恒星形成提供物质库，例如我们的银河系）仍然不清楚。在这里，我们报告的检测一氧化碳（CO），分子气体的主要示踪剂，在一个星系与7%的太阳金属丰度，在两个星系中的额外检测在更高的金属丰度。这种探测提供了直接的证据，证明在这些几乎不含金属的星系中存在分子气体。使用存档的红外数据，它表明，在极低的金属丰度每CO光度的分子气体质量约为银河系值的一千倍。
2016-12-13 astro-ph.GA
Feedback and feeding in the context of galaxy evolution with SPICA: direct characterization of molecular outflows and inflows
远红外天文台，如{ \it SPace宇宙学和天体物理学红外望远镜}（{ \it SPICA}），具有前所未有的光谱灵敏度，将通过使用远红外和中红外分子和离子精细结构线追踪流出和下落气体，揭示反馈在宇宙最后一次$\sim10$回转（$z=1.5-2$）期间星系演化中的作用。流出的气体在远红外中通过P-Cygni线形状和具有高偶极矩的分子线中的吸收蓝移翼以及通过电离气体的精细结构线的发射线翼来识别。我们量化的星系尺度的大规模分子和电离外流的红移在活动星系核为主，星暴为主，主序星星系的函数的可探测性，探索在本地宇宙中的富金属流入的可探测性，并描述了最显着的协同作用与其他当前和未来的天文台，将测量反馈星系通过补充示踪剂在其他波长。
2017-10-06 astro-ph.GA
The cold interstellar medium of galaxies in the Local Universe
冷的星际介质（ISM）在星系演化过程中起着核心作用。它是通过恒星形成为星系生长提供燃料的储存库，是这些恒星形成的物质的储存库，也是影响整个星系的内部和外部过程的敏感示踪剂。因此，大量的努力已经投入到系统的调查冷ISM的星系在本地宇宙。这篇评论讨论了由此产生的网络的标度关系连接原子和分子气体质量的星系与他们的其他全球性质（恒星质量，形态，金属丰度，恒星形成活动.），以及它们对我们理解星系演化的意义。关键信息如下：（1）从气体的角度来看，有三个主要因素决定了星系的恒星形成率：其冷ISM的总质量，该气体中有多少是分子，以及任何分子气体转化为恒星的速率。所有这三个因素在本地星系群中系统地变化。(2)恒星形成主序列的形状和散布以及质量-金属丰度关系都与原子和分子气体的可用性有着深刻的联系。(3)未来的进展将来自于将我们对标度关系的探索扩展到新的参数空间（特别是矮星系），更好地将大样本星系的冷ISM与喂养它们的环境（特别是环星系介质）联系起来，并了解这些大尺度对分子云尺度上恒星形成过程效率的影响。
2022-02-01 astro-ph.CO astro-ph.GA
The Atomic to Molecular Transition and its Relation to the Scaling Properties of Galaxy Disks in the Local Universe
我们扩展了现有的半解析模型的星系形成跟踪原子和分子气体在盘星系。冷却、恒星形成、超新星反馈、恒星和气体的化学富集等过程的简单配方被嫁接到来自千年模拟的暗物质晕合并树上。每个银盘都由一系列同心环代表。我们假设暗物质晕中下落气体的表面密度分布是指数型的，尺度半径r_d正比于晕的维里半径乘以其自旋参数$λ$。随着暗物质晕通过合并和吸积而增长，盘状星系从内到外聚集。在我们的模型中，我们包括两个简单的分子气体形成过程的公式：一个是基于Krumholz，McKee和Tumlinson（2008）的解析计算，另一个是由ISM的运动压力确定H_2分数的公式。受Leroy et al.（2008）观测结果的启发，我们采用了一种恒星形成定律，其中在分子气体占总气体表面密度主导地位的区域，PDMATHAMN占主导地位，而在原子氢占主导地位的区域，$Σ_{SFR}\propto Σ_{gas}^2$占主导地位。然后，我们将这些模型拟合到最近的高分辨率恒星和邻近星系气体巡天中得到的恒星、HI和H_2的径向表面密度分布。我们探讨了原子气体，分子气体和恒星质量的比例如何变化的全球星系尺度参数，包括恒星质量，恒星表面密度，气体表面密度的函数。我们阐明了如何可以理解的趋势，确定磁盘中的重子分区的三个变量：质量的暗物质晕，自旋参数的晕，最近从外部环境中吸积的气体量。
2010-07-10 astro-ph.CO astro-ph.GA
Molecular Gas in the Nuclear Region of NGC 6240
NGC 6240是一个明亮的红外星系，位于本宇宙中，正在进行一次大合并。我们分析了高分辨率的干涉观测温暖的分子气体使用CO J = 3 - 2和6 - 5的中央几千秒差距的NGC 6240所采取的阿塔卡马大毫米阵列。利用这些CO线的观测，我们模拟了星系核之间的分子气体的密度分布和运动学。我们的模型表明，磁盘模型表示的数据差。相反，我们认为，观测结果与两个原子核之间的潮汐桥是一致的。我们还观察到高速红移的气体，没有被捕获的模型。这些发现揭示了可能影响星系演化和相应恒星形成的小尺度过程。
2021-09-19 astro-ph.GA
Molecular Hydrogen in the Extremely Metal-Poor, Star-Forming Galaxy Leo P
研究利用 JWST 的 MIRI-MRS 在金属丰度仅为太阳3%的 Leo P 中探测到分子氢发射，表明该仪器比传统一氧化碳示踪剂更适合搜寻极端贫金属星系中的分子气体。
2024-10-28 astro-ph.GA
The aromatic Universe
多环芳烃的丰富分子结构-基本上是平面片的稠合苯环-和它们的富勒烯表兄弟通过它们的振动和电子光谱揭示。
2019-08-16 astro-ph.GA astro-ph.SR physics.chem-ph
Discovery of a Perseus-like cloud in the early Universe: HI-to-H2 transition, carbon monoxide and small dust grains at zabs=2.53 towards the quasar J0000+0048
我们提出了一个分子云zabs=2.5255沿视线的类星体J 0000 +0048的发现。我们进行了详细的分析，从离子，中性原子和分子物种在不同的激发水平的吸收线，以及宽带尘埃消光。我们发现该吸收体属于阻尼莱曼α系统（DLA），logN（HI）（cm^-2）=20.8+/-0.1。DLA具有超太阳的金属丰度，具有典型的冷气体耗尽模式，总分子分数约为50%。这是迄今为止在高z干预系统中观察到的最高f值。大部分的分子氢来自一个明确确定的狭窄（b~0.7 km/s），冷的组件，其中也发现了CO分子，logN（CO）~15。我们研究了冷气体中的化学和物理条件。我们发现，视线探测到的是HI向H2跃迁后的气体深处，体积密度nH~80 cm^-3、温度仅为50 K、大小约为4-5 pc的云。我们的模型表明，要解释观测到的原子和分子丰度，需要存在小尘埃颗粒（小到0.001 μm）和高宇宙射线电离率（zeta_H是10^-15 s^-1的几倍）。小颗粒的存在也与观察到的陡峭消光曲线一致，该曲线也具有2175 A凸起。这个云的性质与附近英仙座复合体的扩散分子区域非常相似。CO转动能级向J 0000 +0048方向的高激发温度揭示了宇宙微波背景的较高温度。利用导出的物理条件，我们修正了碰撞激发的一个小贡献（0.3 K），得到了TCMB（z = 2.53）~9.6 K，与预测的宇宙绝热冷却完全一致。[删节]
2016-09-06 astro-ph.CO astro-ph.GA
Over-sized gas clumps in an extremely-metal-poor molecular cloud revealed by ALMA's pc-scale maps
金属被认为对恒星诞生的分子云的内部结构有着深远的影响。理论上，金属的不存在预计会阻止气体有效冷却和破碎。然而，由于缺乏高空间分辨率的气体地图，这种效应尚未在低金属丰度环境中观察到，例如在早期宇宙和当地的矮星系中。我们进行了ALMA观测的一氧化碳（CO）J=2-1发射线在1.4秒差距分辨率的分子云在DDO 70在7%的太阳金属丰度，最贫金属的星系目前已知的CO检测。总的来说，已经确定了五个团块，并且发现它们或多或少遵循拉森定律。由于CO排放存在于可见消光A_V约为1.0的区域，我们使用DDO 70的气体-灰尘比4，594 +-2，848将该A_V转换为气体质量表面密度。我们发现，在DDO 70的CO团块表现出显着更大的（平均4倍）的大小比那些在银河系的大规模恒星形成区域中的相同的气体质量表面密度。这种大团块的存在似乎与理论预期一致，即低金属丰度云中的气体碎片被抑制。虽然我们的观测仅针对星系中的一个云，但如果它具有代表性，则上述结果意味着在早期宇宙中云坍缩和恒星形成期间抑制了气体分裂。
2020-02-24 astro-ph.GA
The EDGE-CALIFA Survey: An integral field unit-based integrated molecular gas database for galaxy evolution studies in the Local Universe
该研究构建了包含643个本地星系分子气体与恒星性质的iEDGE数据库，发现早型被动星系与旋涡星系在恒星形成关系上呈双峰分布，且被动星系中心恒星形成效率低近两个数量级，表明由内而外熄灭需同时降低分子气体分数和中心效率。
2025-07-08 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.IM
SKA studies of nearby galaxies: star-formation, accretion processes and molecular gas across all environments
SKA将成为研究我们本地宇宙的变革工具。特别是，由于其高灵敏度（对点源和漫射低表面亮度发射）、角分辨率和覆盖的频率范围，SKA将在邻近星系领域进行范围非常广泛的天体物理学研究。SKA利用$μ$ Jy灵敏度和射电波长的亚角秒角分辨率，对附近大量的各种类型的星系进行观测，将为我们了解局部宇宙中的恒星形成和吸积活动提供基石。在本章中，我们概述了关键的连续体和分子线科学领域，SKA在第一阶段和当它成为完整的SKA时，将产生重大的科学影响。
2014-12-18 astro-ph.CO astro-ph.GA
The Local Universe from Calar Alto (LUCA)
LUCA（Local Universe from Calar Alto）是卡拉阿尔托天文台的新一代科学计划。它建议在CAHA 3.5米望远镜上建造一个大型积分场单元（IFU）光谱仪，其中有六千根光纤（IFU-6000），以前所未有的空间分辨率绘制我们的宇宙邻域的3D地图。定义了两个星系样本来绘制本地宇宙：（i）本地体积中的102个星系，达到11 Mpc，（ii）室女星系团中的218个星系。一个补充项目是利用施密特望远镜绘制本宇宙中三个最大的星系M31、M33和M101的地图。在本白皮书中，我们描述了LUCA项目的科学依据和调查策略，以及IFU-6000仪器的技术描述、性能和设计。
2020-02-25 astro-ph.GA astro-ph.IM
$\texttt{slick}$: Modeling a Universe of Molecular Line Luminosities in Hydrodynamical Simulations
提出软件包slick，结合辐射转移与随机森林机器学习，精准预测流体动力学模拟中星系的CO及碳元素谱线光度，并生成了首例从z=0到z=10的模型光锥。
2024-11-15 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.IM
Absorption of Millimeter-band CO and CN in the Early Universe: Molecular Clouds in Radio Galaxy B2 0902+34 at Redshift 3.4
本文利用VLA在红移3.4的射电星系B2 0902+34中探测到CO和CN毫米波吸收线，揭示了早期宇宙小而致密的分子云，并支持CO吸收体红色源于高尘埃含量的观点。
2024-01-07 astro-ph.CO astro-ph.GA
21cm signal from Dark Ages collapsing halos with detailed molecular cooling treatment
本研究通过CHEMFAST代码模拟暗时代坍缩晕中分子冷却对气体温度及21厘米信号的影响，发现冷却驱动的发射特征可作为早期宇宙结构形成的探针。
2025-06-23 astro-ph.CO astro-ph.GA
Tracing HI Beyond the Local Universe
SKA及其探路者将使研究HI发射的红移比以往任何时候都高。在超越局域宇宙时，这将需要使用宇宙学上合适的公式，这些公式传统上被简化为它们的低红移近似。在本文中，我们总结了一些最重要的关系跟踪HI排放在SKA时代，并提出了一个在线计算器，以协助规划和分析的观测（hifi.icrar.org）。
2017-05-11 astro-ph.CO astro-ph.GA
Direct measurement of the [CI] luminosity to molecular gas mass conversion factor in high-redshift star-forming galaxies
高红移星系中冷分子气体的数量通常是从分子氢（H $_2$）的替代物（如一氧化碳（CO）或中性原子碳（[CI]））和分子气体质量转换因子推断出来的。然而，这些代理的使用依赖于尚未在本地宇宙之外直接测量的建模和观测。在这里，我们使用最近的高红移伽马射线暴（GRB）和类星体分子气体吸收体的样本，从H $_2$的柱密度和[CI]（$J=1$）的柱密度来确定这个转换因子$α_{\rm [CI]}$，H $_2$的柱密度提供了每单位柱的质量，[CI]（$J=1$）的柱密度提供了每单位柱的光度。这种技术使我们能够直接测量高红移吸收选择星系的相对丰度。我们的样本跨越z=1.9-3.4的红移，并涵盖了气相金属丰度的两个数量级。我们发现$α_{\rm [CI]}$与金属丰度呈线性关系：$\log α_{\rm [CI]} = -1.13\times \log(Z/Z_{\odot}) + 1.33$，分散度为$σ_{α_{\rm [CI]}} = 0.2$ dex。使用一个z~0-5的发射选择星系的样本，与[CI]和CO线检测，我们应用$α_{\rm [CI]}$转换，得到独立的分子气体质量和$α_{\rm CO}$的估计。我们发现从吸收衍生的$α_{\rm [CI]}$推断的分子气体质量与典型的基于$α_{\rm CO}$的估计值之间存在显著的一致性，并且推断的$α_{\rm CO}$的金属丰度演化…
2020-01-16 astro-ph.GA astro-ph.HE
Heavily obscured AGN in the local Universe
在这里，我们提出了一个新的强大的诊断图，选择严重模糊AGN在当地的宇宙结合红外（斯皮策，IRAS）和X射线（XMM）信息。在此基础上，我们选择了2XMM目录中的X射线遮蔽源样本，发现了7个新发现的康普顿厚度的活动星系核候选者。
2009-12-09 astro-ph.CO astro-ph.GA
Visible-Light Photoionization of Aromatic Molecules in Water-Ice: Organic Chemistry across the Universe with Less Energy
气相有机分子如多环芳烃（PAH）的电离需要波长短于200 nm（~6-9 eV）的真空紫外光子。我们在这里提出的第一次，可见光光子-通过阳光-可以导致光电离的被困多环芳烃在低温水冰，占4.4 eV的电离能比气相。这一发现开辟了新的反应途径，包括在许多水和有机物共存的环境中的低能电离。这包括星际介质，分子云，原行星盘，行星表面和大气层（包括地球）。
2021-06-08 astro-ph.GA physics.chem-ph
A Local Universe model for constrained simulations
提出 Local Universe model（LUM）方法，通过将局部宇宙表征为富星系团并与无约束模拟的零假设对比，评判约束模拟质量并识别最佳初始条件，应用于 100 个基于 Cosmicflows-3 数据的模拟。
2023-05-09 astro-ph.CO astro-ph.GA
Screening maps of the local Universe I -- Methodology
我们介绍了LOCal宇宙筛选测试套件（LOCUSTS）项目，该项目致力于在附近的宇宙中创建“筛选地图”，以识别我们附近被筛选的区域，即，在各种改进的重力（MG）模型中，抑制了偏离广义相对论（GR）的区域。在这些模型中，对于较小的天体，相对于GR力定律的偏差往往更大，使它们成为局部宇宙中引力的理想测试平台。然而，修正重力的实际行为也取决于物体的环境，为了做出准确的预测，必须考虑后者。这可以近似地使用本地宇宙中的发光物体作为底层暗物质场的示踪剂来完成。在这里，我们提出了一种新的方法，利用最先进的贝叶斯重建的质量分布在宇宙中，这使我们能够解决修改后的重力方程和预测屏蔽效果更准确。这是一系列工作中的第一个，在这些工作中，我们提出了我们的方法和一些定性的结果筛选一个特定的MG模型，$f(R)$重力。在未来的工作中，将研究应用到测试模型使用的意见和扩展到其他类别的模型。
2019-09-17 astro-ph.CO astro-ph.GA
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
The Local Universe: Galaxies in 3D
在这里，我提出的结果，从个别星系的研究和星系调查，特别强调在本地宇宙的空间分辨中性氢气的属性。数据的3D性质允许详细研究星系形态和运动学，它们与局部和全球恒星形成以及星系环境的关系。我使用新的3D可视化工具来呈现多波长数据，并辅之以扭曲星系盘的倾斜环模型。目前正在开发的许多算法和工具对于探索即将到来的大型调查数据至关重要，但对于分析当前的星系调查也非常有益。
2016-04-29 astro-ph.CO astro-ph.GA
The CO Luminosity Density at High-z (COLDz) Survey: A Sensitive, Large Area Blind Search for Low-J CO Emission from Cold Gas in the Early Universe with the Karl G. Jansky Very Large Array
我们描述的CO光度密度在高z（COLDz）调查，第一个光谱线深场目标CO（1-0）发射星系在$z=1.95-2.85$和CO（2-1）在$z=4.91-6.70$。COLDz的主要目标是在宇宙恒星形成的高峰时期限制分子气体的宇宙密度。通过瞄准宽区域（$\sim$ 51 arcmin $^2$）和深区域（$\sim$ 9 arcmin $^2$），该勘测被设计为鲁棒地约束CO（1-0）光度函数的亮端和特征光度。我们的候选线的可靠性进行了广泛的分析，新技术提供了详细的完整性和必要的统计校正，以确定最好的约束CO光度函数的日期。我们对CO（1-0）的盲目搜索根据它们的冷分子气体质量均匀地选择了恒星爆发和大质量主序星星系。我们的搜索还检测到CO（2-1）线发射的光学黑暗，尘埃恒星形成星系在$z>5$。我们发现了一系列的空间尺寸的CO示踪气藏高达$\sim40$千秒差距，这表明空间扩展的冷分子气藏可能是常见的大规模，气体丰富的星系在$z\sim2$。通过CO谱线叠加，我们在$z=2$-3上对已知的典型恒星形成星系中的气体质量分数进行了约束。叠加的CO探测表明，分子气体质量分数比预期的大规模主序星星系低$\sim3-6$倍。我们发现总CO线亮度在$0.45\pm0.2\,μ$ K的$\sim34\,$ GHz，这限制了未来的线强度映射和CMB实验。
2018-08-13 astro-ph.CO astro-ph.GA
Very Massive Stars in the Local Universe
最近的研究表明，在本地宇宙中存在着质量高达300个太阳的超大质量恒星（VMS）。由于这一发现可能代表了150个太阳质量的标准恒星质量上限的范式转变，现在是时候评估VMS特有的物理学，这是目前缺失的。出于这个原因，我们决定写一本书，既讨论VMS质量的准确性（马丁斯），也讨论VMS形成（克鲁姆霍尔茨）、质量损失（温克）、不稳定性（奥沃斯基）、进化（赫斯基）和命运（理论--伍斯利和海格;观测--史密斯）的物理学。
2014-06-18 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Planck and the local Universe: quantifying the tension
我们使用最新的普朗克约束，特别是约束的衍生参数（哈勃常数和宇宙年龄）的本地宇宙和比较它们与本地测量相同的数量。我们提出了一种方法来量化两个不同的实验中的宇宙学参数约束是否处于紧张状态。我们的统计量T是一个证据比，因此可以用广泛使用的杰弗里量表来解释。我们发现，在LCDM模型的框架下，普朗克推断的二维，联合，后验分布的哈勃常数和宇宙的年龄是在“强”张力与当地的测量，赔率为1：50。我们探索了解释这种紧张关系的几种可能性，并从未知错误和与LCDM模型的偏差方面检查了后果。在一些单参数LCDM模型扩展中，张力减少，而在其他扩展中，张力反而增加。特别是，小的中微子总质量是有利的，总质量超过0.15 eV的中微子使张力“非常显着”（赔率~ 1：150）。接受这种张力的解释的结果是，宇宙学数据非常不赞成简并中微子等级，而直接等级略优于逆等级。
2013-06-28 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.SR
