Large Population of ALMA Galaxies at z>6 with Very High [OIII]88um to [CII]158um Flux Ratios: Evidence of Extremely High Ionization Parameter or PDR Deficit?
我们提出了我们的新的ALMA观测目标[OIII] 88微米，[CII] 158微米，[NII] 122微米，和尘埃连续辐射的三个莱曼break星系在z=6.0293-6.2037在斯巴鲁/Hyper Suprime-Cam调查。我们清楚地检测到[OIII]和[CII]线从所有的星系在4.3-11.8sigma水平，并确定多波段尘埃连续辐射在两个三个星系，使我们能够估计红外光度和尘埃温度同时。结合ALMA对6个z>6的星系的观测，我们证实了9个z=6-9的星系都具有很高的[OIII]/[CII]比值L[OIII]/L[CII]~3-20，比z~0的星系高10倍。我们还发现在~90%的置信水平下，[OIII]/[CII]比值与Lya等效宽度（EW）之间呈正相关。我们利用Cloudy仔细研究了z=6-9星系的高[OIII]/[CII]比值的物理起源，发现星际介质的高密度、低C/O丰度比和宇宙微波背景的衰减是z=6-9星系中一部分星系的原因.相反，所观察到的高[OIII]/[CII]比可以用高10-100倍的电离参数或覆盖0- 10%分数的低光解区（PDR）来解释，这两者都与我们的[NII]观察结果一致。后一种情况可以重现与PDR赤字的密度有界星云，这将提高Lya，莱曼连续体，和C+电离光子逃离星系，与[OIII]/[CII]-Lya EW相关性，我们发现。
2020-05-24 astro-ph.GA
SHINING, A Survey of Far Infrared Lines in Nearby Galaxies. II: Line-Deficit Models, AGN impact, [CII]-SFR Scaling Relations, and Mass-Metallicity Relation in (U)LIRGS
SHINING调查（论文I; Herrera-Camus等人2018）提供了一个很好的机会来研究星系的电离和中性介质的性质，从原型星暴和活动星系核（AGN）到严重遮蔽的物体。基于Herschel/PACS对主要远红外精细结构谱线的观测，分析了星系中谱线亏损的物理机制、亮红外星系（LIRGs）与质量-金属丰度关系的表观偏移以及[CII] 158 $μ$ m谱线发射与恒星形成率（SFR）的标度关系.基于一个玩具模型和云代码，我们得出结论，电离参数与FIR表面亮度的增加可以解释所观察到的线，FIR连续比的星系减少。在[CII]线的情况下，电离参数的增加伴随着光电加热效率的降低，并且随着星系变得更加紧凑和明亮，线无法跟踪FUV辐射场的增加。在活动星系核的中心$\sim$千秒差距区域，我们观察到[OI] 63 $μ$ m/[CII]线比的显著增加;活动星系核对线-FIR比的影响在全球尺度上逐渐减弱。基于对LIRGs的反射不敏感的金属丰度测量，我们确认它们低于质量-金属丰度关系，但偏移量小于使用基于光学的金属丰度的研究中报道的偏移量。最后，我们提出了[CII]发射和SFR的背景下，恒星形成星系的主要序列之间的标度关系。
2018-03-12 astro-ph.GA
The origin and evolution of the [CII] deficit in HII regions and star-forming molecular clouds
该研究利用SILCC-Zoom模拟揭示HII区与分子云中[CII]/FIR下降源于[CII]线饱和及C+向C2+的二次电离。
2024-11-05 astro-ph.GA astro-ph.SR
Two Modes of LyC Escape From Bursty Star Formation: Implications for [C II] Deficits and the Sources of Reionization
我们使用SPHINXPDMATHABMM宇宙辐射流体动力学模拟来研究莱曼连续统（LyC）光子如何从星系中逃逸以及这种逃逸的观测特征。我们定义了两类LyC泄漏者：突发泄漏者和残余泄漏者，基于它们的恒星形成率（SFR），平均超过1000万年（SFR $_{10}$）或10000万年（SFR $_{100}$）。两者都有$f_{\rm esc}>20\%$，并经历了恒星形成的极端爆发，但爆发泄密者有${\rm SFR_{10}>SFR_{100}}$，而残余泄密者有${\rm SFR_{10}<SFR_{100}}$。这些爆发中的最大SFR通常是爆发前星系SFR的$\sim100$倍，这是一般高红移星系中罕见的$2σ$异常值。爆漏星云在性质上类似于电离带洞星云，表现出高电离参数和典型的HII区气体密度。残余泄漏显示出密度有界星云的特性，具有正常的电离参数，但HII区的密度要低得多。两种类型的泄漏者在[CII]-SFR $_{100}$关系上均表现出[CII] $_{\rm 158μm}$缺陷，而当使用SFR $_{10}$时，只有突发泄漏者表现出缺陷。我们预测，[CII]光度和SFR指标，如H $α$和M $_{\rm 1500Å}$可以结合起来，以确定两种类型的LyC泄漏和光子逃逸的模式。这些预测可以用已知$z=3-4$ LyC泄漏者的[CII]观测来测试。最后，我们表明，泄漏与$f_…
2022-10-17 astro-ph.GA
Using [CII] 158 micron Emission From Isolated ISM Phases as a Star-Formation Rate Indicator
在许多恒星形成星系中观测到的最亮的发射线是[CII] 158微米线，使其在z~7处可被探测到。为了更好地理解和量化[CII]发射作为恒星形成的示踪剂，[NII] 205微米发射和[CII] 158微米发射之间的理论比率已被用于经验地确定源自ISM的电离和中性相的[CII]发射的分数。在附近星系中[CII] 158微米和[NII] 205微米线的亚千秒差距测量最近已经成为附近星系的关键见解的一部分：与赫歇尔（KINGFISH）和超越峰值（BtP）计划的远红外巡天。随着这两个远红外线的信息以及KINGFISH数据的多波长套件，[CII]发射线作为恒星形成率指标的校准和更好地理解[CII]赤字的追求。[CII]在这些区域中，还将发射与PAH发射进行比较，以比较来自PAH分子的光电加热与ISM的中性和电离相中的[CII]的冷却。我们发现，起源于中性阶段的ISM的[CII]发射不表现出赤字相对于红外光度，因此是首选的[CII]发射起源于电离阶段的ISM作为一个恒星形成率指标的正常恒星形成星系包括在这个样本。
2019-10-11 astro-ph.GA
On the [CII]-SFR relation in high redshift galaxies
经过两个ALMA观测周期，只有少数的[CII] $158\,μm$发射线搜索z>6星系报告了积极的检测，质疑本地[CII]-SFR关系的适用性高z系统。为了研究这个问题，我们使用Vallini等人2013（V13）模型，基于高分辨率的辐射传输宇宙学模拟来预测z~7（晕质量$M_h=1.17\times10^{11}M_{\odot}$）星系星际介质的[CII]发射。我们改进了V13模型，包括（a）物理动机的金属（Z）分布的气体，（b）的贡献的光解离区（PDR），（c）宇宙微波背景的影响[CII]线光度。我们研究了在不同的SFR和Z值下，扩散中性气体对总[CII]发射（$F _{diff}/F_{tot}$）的相对贡献。我们发现，[CII]发射主要来自PDR：无论星系的属性，$F _{diff}/F_{tot}\leq 10$ %，因为，在这些早期的时代，CMB温度接近自旋温度的[CII]转变在冷中性介质（$T_{CMB}\sim T_s^{CNM}\sim 20$ K）。我们的模型预测高z [CII]-SFR关系与本地矮星系（$0.02<Z/Z_{\odot}<0.5$）的观测结果一致。实际数据（BDF 3299中z~7.1处的$L_{CII}<2.0\times 10^7 L_{\odot}$）表明的[CII]不足，如果得到更深层次的ALMA观测的证实，可以归因于恒星负反馈破坏了…
2015-09-17 astro-ph.GA
Star-formation rates of two GRB host galaxies at z~2 and a [CII] deficit observed with ALMA
长伽玛射线暴（GRB）的事件率有望成为宇宙恒星形成历史的一个有用的示踪剂。为此，有必要了解伽玛暴追踪的是什么样的恒星形成/星系。在这里，我们报告的静止帧远红外（FIR）连续探测的GRB 070521和080207宿主星系在$z\sim2$与ALMA波段8和9。远红外光度计提供了可靠的恒星形成率（SFR），因为远红外辐射没有尘埃消光和可能的伽马射线暴长寿命余辉的无线电污染。光谱能量分布拟合表明070521和080207宿主的$^{+72.33}_{-2.86}$和$^{-1}$分别为49.85和123.4 $^{+25.19}_{-21.78}$ $M_{\odot}$ yr。导出的SFR将它们置于$z\sim2$的正常恒星形成星系的\lq \lq主序列\rq \rq \上。导出的SFR显着低于无线电观测。据推测，在以前的研究中观测到的无线电通量的余辉污染。ALMA在GRB 080207宿主星系中勉强探测到[C~{ \sc ii}] 1，158\，$μ$ m发射线，其S/N为$\sim$ 4.这是在$z>2$处首次探测到γ暴宿主的[C~{ \sc ii}]\，158\，$μ$ m，也是在已知γ暴中的第二次探测。[C~{ \sc ~ii}] 1，158 $μ$ m与远红外线的光度比为7.5 $\times 10^{-4}$，这是具有相同远红外线光度的$z\sim 1-2$星系中最小的值…
2019-08-05 astro-ph.GA
Spatially Resolved [CII] Emission in SPT0346-52: A Hyper-Starburst Galaxy Merger at z~5.7
SPT 0346 -52是宇宙中最明亮、恒星形成最强烈的星系之一，其L_FIR > 10^13 L_sol，Sigma_SFR ~ 4200 M_sol yr^-1 kpc^-2。在本文中，我们提出了~ 0.15“ALMA观测的[CII] 158微米发射线在这个z=5.7的尘埃恒星形成星系。我们使用像素化透镜重建代码在空间和运动学上解决源平面[CII]和静止帧158微米尘埃连续结构在~700 pc（~ 0.12“）的分辨率。我们讨论了[CII]赤字与L_[CII]/L_FIR比在源平面的像素化研究。我们发现，星系内的单个像素遵循与其他星系未解决的观测结果相同的趋势，这表明赤字出现在<700 pc的尺度上。透镜重建揭示了两个在空间和运动学上分离的组分（相距约1 kpc和约500 km s^-1），它们通过气体桥连接起来。两个分量都是全局不稳定的，Toomre Q不稳定性参数处处<< 1。我们认为，SPT 0346 -52正在经历一次重大的合并，这可能是推动激烈和紧凑的恒星形成的原因。
2018-11-19 astro-ph.GA
[CII] map of the molecular ring and arms of the spiral galaxy NGC 7331
本文给出了用SOFIA上的FIFI-LS获得的星系NGC 7331的[CII] 157.7微米图。这张地图扩展了现有的Herschel/PACS对银河系中心带的观测，涵盖了整个分子环和大部分圆盘，包括具有强烈远红外辐射的多个螺旋臂。我们还提出了[NII] 205微米线的赫歇尔档案数据，其中包括[CII] SOFIA观测的相当一部分，并允许我们估计沿星系环和盘的[CII]发射的中性部分。我们发现中性分数随着离中心的距离而增加。此外，通过跟踪中性分数的方位角变化，我们能够看到我们的观察视角如何影响这种测量。NGC 7331的高倾角使我们能够瞥见分子环的内壁。在那里，年轻明亮的恒星发出紫外线辐射，导致电离气体中产生更多的[CII]辐射。在外壁上，不透明的尘埃覆盖着环的其余部分，使中性介质成为[CII]发射的主要来源。通过空间分析比较[CII]排放的气体加热示踪剂，我们能够调查整个NGC 7331的光电加热效率如何变化，并将[CII]赤字的全球测量扩展到当地环境。由于[CII]发射的起源通常是在正面星系中研究的，我们的研究结果为[CII]发射的解释提供了新的思路，特别是在研究具有未知倾角的遥远星系时。
2021-12-10 astro-ph.GA
Herschel Spectroscopy of Early Type Galaxies
我们提出了Herschel光谱的原子线产生的光解离区域以及附近的早型星系（ETGs）的电离区域，专注于体积有限的星系3D样本。我们的数据包括[CII]，[OI]和[NII] 122和205微米线，以及辅助数据，包括CO和HI图。我们发现ETG的[CII]/FIR比值略低于KINGFISH样本中的螺旋星系，并且有几个ETG具有异常大的[NII] 122/[CII]比值。[NII] 122/[CII]比率与UV颜色相关，并且在螺旋和ETG中均观察到[CII]/FIR与NUV-K存在强反相关性，这可能是由于辐射场较软，可用于碳分解和加热气体的光子较少。因此，这种相关性使得具有更红的恒星星族的星系中出现[CII]赤字。高[NII] 122/[CII]（和低[CII]/FIR）线比也可能受到去除大部分扩散的低密度气体的影响，这与低HI/H2比一致。[CII]现在被用作恒星形成的指示器，我们发现它对ETG和螺旋一样好。发现的[CII]/CO比值也类似于螺旋星系中发现的比值。通过使用[NII] 205微米线，对电离气体产生的[CII]排放的百分比的估计表明，很大一部分可能出现在电离区域。
2017-05-01 astro-ph.GA
Origin and z-distribution of Galactic diffuse [CII] emission
我们通过研究其空间（径向和垂直）分布来确定漫[CII]发射的来源。我们使用了HIFI [CII]银河巡天（GOT C+），以及354条视线的HI，12 CO和13 CO数据，以及几个HIFI [CII]和[CI]位置-速度图。我们量化的排放，在每个谱线配置文件通过评估的强度在3公里/秒宽的速度箱，'spaxels'。利用[CII]与CO或[CI]的检测，我们分离了致密和弥散气体组分。我们推导出2-D银河系盘地图使用的运动距离的spectroscopic速度。我们通过比较有和没有相关[CII]的CO排放来分离温暖和寒冷的H2气体。我们发现广泛的扩散[CII]发射的z尺度分布大于总[CII]或CO的证据。它包括（i）扩散分子（CO-微弱）H2云和（ii）扩散HI云和/或WIM。在内星系中，我们发现大多数（~62%）HI Spaxels中缺乏[CII]检测，并表明扩散成分主要来自WIM（~21%），HI气体不是扩散成分的主要贡献者（~6%）。温暖的H2径向分布图显示在4至7千秒差距的范围内存在过剩，这与那里增强的恒星形成相一致。我们推导出，对于第一次，2-D [CII]的空间分布在平面上和z-分布的个别[CII]气体成分。我们估计部分[CII]排放示踪（i）H2气体在致密和弥漫的分子云中分别为~48%和~ 14%，（ii）HI气体~ 18%，（iii）WIM ~ 21%。包括来自HI的未…
2014-09-16 astro-ph.GA
Resolved [CII] Emission from z>6 Quasar Host -- Companion Galaxy Pairs
本文报道了利用阿塔卡玛大型毫米/亚毫米阵列对5个z>6类星体主伴星系对进行的~0.35”（~2 kpc）分辨率的[CII]和尘埃连续辐射观测。[CII]发射在所有星系中都可以分辨，物理范围为3.2-5.4 kpc。尘埃连续体平均要紧凑40%，这导致星系中心的[CII]赤字更大。然而，测得的[CII]赤字是完全一致的，发现在较低的红移。其中四个星系显示出与有序旋转一致的[CII]速度场，而其余六个星系则没有明显的速度梯度。所有星系都有很高的速度色散（~80-200 km/s），这与高红移星系的星际介质（ISM）是湍流的解释一致。通过用运动学模型拟合星系，我们估计了这些系统的动力学质量，其范围在（0.3 -> 5.4）x 1 E 10 Msun之间。对于三个最近的分离星系对，我们观察到星系之间和周围气体的尘埃和[CII]发射，这表明潮汐相互作用正在干扰这些系统中的气体。虽然这些潮汐相互作用中的气体交换可以为发光的类星体提供动力，但在没有附近同伴的宿主星系中存在的类星体表明潮汐相互作用并不是为其活动中心提供燃料的唯一可行方法。这些观测结果证实了吸积超大质量黑洞对类星体宿主星系的[CII]和尘埃连续辐射没有实质性贡献的论断，并展示了宇宙年龄小于10亿年时星系的各种ISM特性。
2019-07-04 astro-ph.CO astro-ph.GA
The ALPINE-ALMA [CII] Survey: the population of [CII]-undetected galaxies and their role in the $\mathrm{L_{[CII]}}$-SFR relation
[CII] 158 $~μ$ m发射线是迄今为止研究早期宇宙中高红移星系最有用的工具之一。作为恒星形成星系静止系远红外区最亮的冷却线之一，它已被成功地用作恒星形成速率（SFR）的示踪源。这幅图在更高的红移下更复杂，在这种情况下它的可用性仍在调查中。ALMA大型早期[CII]研究计划（ALPINE）的最新结果表明，L $\mathrm{_{[CII]}}$ -SFR关系到$z\sim6$没有（或很弱）演化，但它们的可靠性受到大量[CII]未被探测到的星系的阻碍。在这项工作中，我们的特点人口[CII]非检测在ALPINE。通过叠加它们的ALMA光谱，我们获得了在$\sim5.1σ$处检测到的信号，导致$\mathrm{log(L_\mathrm{[CII]}}/\mathrm{L_{\odot}})$ $\sim7.8$的[CII]光度。当把这个值与[CII]探测到的值结合起来时，我们发现一个$\mathrm{L_{[CII]}}$ -SFR关系，其斜率为$b=1.14\pm0.11$，在不确定性范围内与在局部宇宙中发现的线性关系以及先前在$z\sim5$的ALPINE发现一致。这表明[CII]线可以被认为是恒星形成的良好示踪剂，直到遥远的宇宙。最后，我们表明，我们的样本中的星系，最偏离所观察到的L $_\mathrm{[CII]}$ -SFR关系可能会遭受一个不太精确的红移估计，也许…
2022-02-04 astro-ph.GA
SOFIA/FIFI-LS Full-disk [CII] Mapping and CO-dark Molecular Gas across the Nearby Spiral Galaxy NGC 6946
我们提出了SOFIA/FIFI-LS观测的[CII] 158 $μ$ m冷却线穿过附近的螺旋星系NGC 6946。我们将这些与UV，IR，CO和H I数据相结合，通过按环境（旋臂，臂间和中心），径向轮廓和单个光束大小的测量堆叠，在560 pc尺度上比较[CII]发射与尘埃性质，恒星形成率（SFR），H $_2$和HI。我们将[CII]亮度的$73\%$归因于臂，而$19\%$和$8\%$分别归因于中心和臂间区域。[CII]/TIR、[CII]/CO和[CII]/PAH径向分布基本恒定，但在大半径处（$\gtrsim$ 8 kpc）升高，在中心处下降（“[CII]赤字”）。这种增加在大半径和观察到的下降与70 $μ$ m/100 $μ$ m尘埃颜色可能是由辐射场硬度驱动。我们发现一个近比例[CII]-SFR缩放关系的光束大小的区域，虽然确切的缩放取决于方法。[CII]也变得越来越发光相对于CO在低SFR（臂间或大半径），可能表明更有效的光解CO和强调的重要性[CII]作为H $_2$和SFR示踪剂在这样的制度。最后，根据观测到的[CII]和CO径向分布和不同的模型，我们发现$α_{CO}$随半径增加，与观测到的金属丰度梯度一致。低$α_{CO}$（星系平均值$\lesssim2\,M_{sun}\,pc^{-2}\,(K\,km\,s^{-1})^{-1}$）和低[CII]/CO比（…
2020-11-04 astro-ph.GA
[CII] $158\,μ\mathrm{m}$ line emission from Orion A. I. A template for extragalactic studies?
[CII] $158\,μ\mathrm{m}$精细结构线是中性星际介质的主要冷却剂之一。因此，它是最明亮的远红外线发射线之一，不仅可以在整个银河系的恒星形成区域观察到，而且可以在弥漫的星际介质和遥远的星系中观察到。[CII]线发射被认为是恒星形成的一种强有力的示踪剂。我们的目标是了解[CII]发射的起源及其与星际气体和尘埃的其他示踪剂的关系。这包括研究星际气体的加热效率，如[CII]线所追踪的，以测试气体加热模型。我们利用一平方度的速度分辨[CII]线发射对猎户座星云复合体，包括M43和NGC 1977的地图。[CII]强度与IRAC $8\,μ\mathrm{m}$波段的PAH发射和暖尘的远红外发射密切相关。[CII]和CO（2-1）之间的相关性受该区域的详细几何形状的影响。我们发现特别低的[CII]对FIR强度比对大柱（温暖和寒冷）的灰尘，这表明解释的“[CII]赤字”方面的“FIR过剩”。在FIR线上的连续强度比略有下降，可以归因于降低的气体的加热效率。我们发现，在映射的空间尺度上，从[CII]发射的恒星形成率的预测低估了从猎户座星云复合体中的YSO计数计算的恒星形成率一个数量级。[CII]猎户座星云复合体的辐射主要出现在云的表面，许多都是从侧面观察的几何形状。[CII]来自扩展的暗云表面的发射可能对银河系尺度上的总[CII]发射有显著的贡献。
2021-05-08 astro-ph.GA
A Herschel/PACS Far Infrared Line Emission Survey of Local Luminous Infrared Galaxies
本文分析了在大天文台全天亮红外星系巡天（GOALS）中用Herschel/PACS获得的[OI]63、[OIII]88、[NII]122和[CII]158个远红外（FIR）精细结构线观测资料。我们发现[NII]122、[OI]63和[CII]158的线到FIR连续谱发射的明显下降--缺陷--是FIR颜色和红外发光表面密度$Σ_{\rm IR}$的函数。基于[NII]122/[NII]205比率，LIRG中电离气体的中值电子密度为$n_{\rm e}$ = 41 cm $^{-3}$。我们发现，在[CII]158赤字的LIRGs的色散是由于不同的分数贡献的光解离区（PDR）的观察到的[CII]158发射，f（[CII]PDR）= [CII]PDR/[CII]，从约60%增加到约95%，在最温暖的LIRGs。[OI]63/[CII] 158 PDR比率与[OI]63不是光学厚的或自吸收的源中的PDR气体动力学温度紧密相关。对于每个星系，我们推导出平均PDR氢密度，$n_{\rm H}$，和星际辐射场的强度，单位为G $_0$，并发现G $_0$ / $n_{\rm H}$的比例~0.1-50 cm $^3$，ULIRG填充分布的上端。G $_0$ / $n_{\rm H}$和$Σ_{\rm IR}$之间存在关系，在$Σ_{\rm IR}^{\star}$ ~ 5 x 10 $^{10}…
2017-07-06 astro-ph.GA
Extended [CII] Emission in Local Luminous Infrared Galaxies
本文介绍了在大天文台全天亮红外巡天（GOALS）中对60个近红外亮星系（LIRG）在~ 1 - 10 kpc尺度上观测到的Herschel/PACS扩展[CII]157.7μm谱线发射的观测结果。我们发现，大多数核外辐射的[CII]/FIR比值>~ 4 x 10^-3，大于在核中观察到的平均比值，与在正常恒星形成星系的扩展盘和我们银河系的弥漫星际介质（ISM）中发现的比值相似。因此，在最明亮的局部LIRG中发现的[CII]“缺陷”仅限于其细胞核。有一种趋势，LIRG与温暖的核，以显示其核和核外[CII]/FIR比之间的差异较大。我们发现[CII]/FIR和光度面密度，α_IR，在空间分辨星系的扩展发射之间的反相关。然而，这一趋势与LIRG核之间存在偏移。我们使用这个偏移量来推导出一个光束填充因子的恒星形成区域内的LIRG磁盘的~ 6%，相对于他们的核。我们面对所观察到的趋势，光解离区（PDR）模型，并发现相关的斜率比模型预测的要浅得多。最后，我们比较了[CII]/FIR和N-IR与测量高红移恒星暴红外发光星系之间的相关性。
2014-05-15 astro-ph.GA
The [CII] 158 micron line emission in high-redshift galaxies
在158微米处的[CII]精细结构转变是冷星际气体的主要冷却线，并且是从远红外到米波长的恒星形成星系的发射线中最亮的。随着ALMA和NOEMA的出现，能够探测高红移星系中的[CII]线发射，人们越来越有兴趣使用[CII]线作为星系中气体物理条件的探测器，并作为z>4的SFR指标。在本文中，我们使用星系演化的半解析模型（G.A.S.）结合代码CLOUDY来预测大量星系在4< z<8时的[CII]光度。在这样高的红移，CMB代表了一个强大的背景，我们讨论了它的[CII]线的亮度的影响。我们研究了LCII-SFR和LCII-Zg关系，发现它们从z=4到z=8都不随红移强烈演化。具有较高[CII]光度的银河系往往具有较高的金属丰度和较高的恒星形成率，但相关性非常广泛，LCII-SFR的散射约为0.5 dex。我们的模型再现了在高红移恒星形成星系中观察到的LCII-SFR关系，[CII]光度低于当地LCII-SFR关系的预期。因此，局部观察到的LCII-SFR关系在高z下不适用。我们的模型自然会产生[CII]赤字，这似乎与我们模拟的星系中辐射场的强度密切相关。然后，我们预测的[CII]光度函数，并表明，它有一个幂律形式的LCII探测的模型与斜率α =1的范围内。斜率没有从z=4发展到z=8，但[CII]-发射体的数量密度降低了20倍。我们讨论我们的预测的背景下，目前的观测估计的微分和累积光度…
2017-11-02 astro-ph.GA
Planck's Dusty GEMS. II. Extended [CII] emission and absorption in the Garnet at z=3.4 seen with ALMA
我们目前的空间分辨ALMA [CII]观测明亮的（流量密度S=400毫焦耳在350微米），引力透镜，星暴星系PLCK G045.1+61.1在z=3.427，“石榴石”。这个来源是我们的一套“普朗克尘埃宝石”的一部分，发现与普朗克的全天调查。两个相对速度偏移约为600 km/s的发射线云分别向一个小的、恒星形成强度为220 Msun/yr/kpc ^[2]的强烈恒星形成团块的东北和西南方向延伸，类似于最大恒星爆发。[CII]在吸收中也可以看到，相对于最亮的CO成分，红移为+350 km/s。[CII]吸收以前只在银河系中沿着朝向明亮的高质量恒星形成区域的视线发现，这是第一次在另一个星系中发现。类似于银河系的环境，[CII]的吸收特征与[CI]的发射有关，这意味着这是一种扩散气体，与团块的紫外线辐射屏蔽，并且可能距离团块很远。由于吸收只能在连续源的前面看到，因此这种结构中的气体可以肯定地归因于流向团块的气体。吸收体可能是宇宙细丝的一部分，也可能是被吸积到星系上的合并碎片。我们还讨论了我们的研究结果，在尘埃恒星形成星系的[CII]赤字的起源正在进行的辩论。
2016-10-04 astro-ph.GA
Velocity-resolved [CII] emission and [CII]/FIR Mapping along Orion with Herschel
我们提出了第一个7.5 'x11.5'的速度分辨图[CII] 158 μ m线向猎户座分子云-1（OMC-1）采取的Herschel/HIFI仪器。结合远红外（FIR）测光图像和H41 α氢复合和CO J=2-1线的速度分辨地图，这一数据集提供了一个前所未有的看法，复杂的小尺度运动学的电离/PDR/分子气体接口和大质量恒星的辐射反馈。对[CII]光度的主要贡献（~85%）来自于云的扩展的FUV照明面（G_0>500，n_H>5x10^3 cm^-3）和OMC-1与四边形星团周围的HII区域之间的界面处的致密PDR（G_0~10^4，n_H~10^5 cm^-3）。大约15%的[CII]排放来自不同的气体组分，而没有CO对应物。[CII]激发，PDR气体湍流，线不透明度（从[13 CII]）和照明恒星的几何形状相对于云的作用进行了研究。我们绘制了[CII]/FIR和FIR/M_Gas比值图，结果表明，[CII]/FIR从扩展云部分（10^-2-10^-3）到更不透明的恒星形成核心（10^-3-10^-4）逐渐减小。最低值让人想起在本地超亮红外星系中看到的“[CII]赤字”，这些星系拥有旺盛的恒星形成。空间相关分析表明，[CII]/FIR比值的减小与尘埃柱密度的相关性比与FIR/M_Gas的相关性好。我们的结论是，[CII]发射柱相对于总尘埃柱沿每个视线是负责所观察到的[CII]/FI…
2015-09-27 astro-ph.GA
Widespread Extended [CII] Emission in High-Redshift Galaxies: Insights from the FIRE-2 Cosmological Zoom-in Simulations
California Institute of Technology（加州理工学院）；CIERA and Department of Physics and Astronomy, Northwestern University（西北大学 CIERA 与物理和天文系）；IPAC, California Institute of Technology（加州理工学院 IPAC）；Department of Physics and Astronomy, University of Pennsylvania（宾夕法尼亚大学物理和天文系）
利用FIRE-2模拟和辐射传输后处理，再现了高红移星系中延展至~10 kpc的[CII]晕，发现其与爆发式恒星形成驱动的外流密切相关。
2026-08-13 astro-ph.GA
Missing [CII] emission from early galaxies
ALMA观测表明，在高z星系中，[CII] 158 $μ$ m谱线的辐射比紫外连续谱辐射要长约2-3 $\times$。在这里，我们探讨是否表面亮度变暗（SBD）的[CII]线是负责报告的[CII]赤字，并在早期星系测量的大$L_{\rm [OIII]}/L_{\rm [CII]}$光度比。我们首先分析了在[CII]和[OIII]中观测到的9个z>6星系的ALMA档案图像。在进行了几个紫外线衰减实验，以优化扩展线发射的识别后，我们在整个样品中检测到[CII]发射，其程度系统地大于[CII]发射。接下来，我们使用干涉模拟研究的影响SBD线光度估计。在0.8 $^{\prime\prime}$的角分辨率下，约40%的扩展[CII]分量可能会丢失，这意味着在低（<7）信噪比下，数据中的$L_{\rm [CII]}$被低估了一个因子$\approx2$。综合这些结果，我们得出结论：z>6星系的$L_{\rm [CII]}$平均而言略低于局部$L_{\rm [CII]}-SFR$关系（$Δ^{z=6-9}=-0.07\pm0.3$），但在该关系的内禀色散范围内。SBD校正还产生$L_{\rm [OIII]}/L_{\rm [CII]}<10$，即更符合当前流体动力学模拟。
2020-12-07 astro-ph.CO astro-ph.GA
The Absence of [CII] 158$μ$m Emission in Spectroscopically-Confirmed Galaxies at $z>8$
[CII] 158 $μ$ m辐射强度与高红移恒星形成速率之间关系的离散性是最近人们非常感兴趣的一个来源。虽然这种关系在当地已经很好地建立起来，但已经发现了几个强烈的恒星形成星系，它们的[CII] 158 $μ$ m发射要么很弱，要么不存在，要么在空间上偏离年轻恒星。在这里，我们提出了新的ALMA数据的两个最遥远的，引力透镜和光谱证实的星系，A2744\_YD4在$z=$ 8.38和MACS 1149\_JD 1在$z=$ 9.11，这两个都揭示了强烈的[OIII] 88 $μ$ m的发射。在这两种情况下，我们提供了严格的上限存在[CII] 158 $μ$ m相对于[OIII] 88 $μ$ m。我们审查可能的解释，这种明显的红移依赖[CII]赤字的背景下，我们最近的流体动力学模拟。我们的研究结果突出了使用几个发射线诊断与ALMA调查早期星系的星际介质的性质的重要性。
2019-06-05 astro-ph.CO astro-ph.GA
[CII] absorption and emission in the diffuse interstellar medium across the Galactic Plane
电离碳是中性扩散星际介质中碳的主要气相储存体，其158微米精细结构转变[CII]是扩散星际介质（ISM）最重要的冷却线。我们结合[CII]吸收和发射光谱，以获得在ISM的不同阶段的物理条件的更好的理解。我们提出了高分辨率[CII]光谱获得的Herschel/HIFI仪器对明亮的尘埃连续源区域在银河系平面，同时探测扩散气体沿视线和背景的高质量恒星形成区域。这些数据的补充观察原子碳的492和809 GHz的精细结构线和中等光谱分辨率的光谱图的精细结构线的原子氧在63和145微米与Herschel/PACS。我们表明，前景吸收的存在下，可以完全取消从背景源中的中等光谱分辨率的数据和高光谱分辨率的光谱，需要解释的[CII]和[OI]发射和[CII]/FIR比的发射。这种现象可以解释部分的[CII]/FIR赤字看到外部发光红外星系。扩散气体中的C+和C激发与平均TK ~100 K的中值压力5900 Kcm-3一致。气体密度的知识使我们能够确定沿着选定的视线吸收气体的填充因子：中值为2.4%，与CNM特性非常一致。平均激发温度被用来推导出银河系平面内C+的平均冷却：9.5 x 10^{-26} erg/s/H。沿着观测的视线，气相碳丰度并没有表现出作为银河系中心半径的函数的强梯度，并且具有C/H = 1.5 +/- 0.4 x 10^{-4}的加权平均值。
2014-10-17 astro-ph.GA
Full of Orions: a 200-pc mapping of the interstellar medium in the redshift-3 lensed dusty star-forming galaxy SDP.81
基于高分辨率、多波段ALMA观测的FIR连续谱、CO阶梯和[CII]谱线，对SDP. 81（一个z=3.042的强引力透镜尘埃恒星形成星系）的星际介质性质进行了亚千秒差距分辨研究.使用一个可变平面透镜建模代码，我们实现了一个中位数源平面分辨率为200 pc。我们使用光子主导区（PDR）模型来推断恒星形成气体在200 pc尺度上的物理条件--远紫外场强度、密度和PDR表面温度，发现远紫外场强度约为10^3-10^4 G 0，气体密度约为10^5 cm^-3，云表面温度高达1500 K，与猎户座梯形区的情况相似。[CII]发射比FIR连续谱明显更长：约50%的[CII]发射出现在FIR明亮区域之外。在整个源中，[CII]/FIR的分辨比值变化几乎为2 dex，在恒星形成的团块中，这一比值下降到约2x 10 ^-4。所观察到的[CII]/FIR赤字的趋势是一致的热饱和的C+精细结构水平占用在高气体温度。我们使源平面重建的所有发射线和连续数据公开。
2020-04-06 astro-ph.GA
Self-absorption in [CII], $^{12}$CO, and HI in RCW120. Building up a geometrical and physical model of the region
揭示HII区域及其相关分子云的三维动力学对于理解恒星反馈如何影响星际介质的密度结构和运动学这一长期存在的问题是重要的。我们采用了在SOFIA遗留程序FEEDBACK中观测到的[CII]中HII区域RCW 120的观测结果，以及用APEX获得的$^{12}$ CO和$^{13}$ CO（3 $\to$ 2）线。此外，我们还使用了南银河平面巡天的HI数据。两个辐射传输模型被用来拟合观测数据。用一维非LTE辐射传输程序SimLine进行的谱线分析证明了CO的发射不可能来自球对称的分子云结构。利用两层多组分模型，我们量化了暖背景气体和冷前景气体的量。有一个赤字的CO排放沿视线向中心的HII区，这表明HII区是与扁平的分子云。CO谱线中的自吸收可能隐藏了下落和膨胀分子气体的特征。[CII]发射来自膨胀的[CII]气泡和PDR。[CII]发射的很大一部分被吸收在一个冷的（~60-100 K），低密度（<500 cm $^{-3}$）原子前景层，厚度为几个秒差距。我们认为RCW 120 HII区域形成于一个扁平的分子云中，现在正从其母体云中爆发出来。被压缩的周围分子层在球形膨胀的HII泡周围形成环面。这种情况下，可能会被推广到其他HII气泡，并将解释所观察到的“平面”结构的分子云与HII气泡。我们认为，在许多恒星形成区域观察到的[CII]吸收至少部分是由分子云周围的低密度，凉爽，HI-信封造成的…
2022-04-21 astro-ph.GA
A first [CII] view of high-z quiescent galaxies
Institute de Physique du Globe de Paris（巴黎地球物理研究所）；CEA, IRFU, DAp, AIM, Université Paris-Saclay, Université Paris Cité, Sorbonne Paris Cité, CNRS（法国原子能和替代能源委员会、IRFU、DAp、AIM、巴黎萨克雷大学、巴黎西岱大学、巴黎索邦大学、法国国家科学研究中心）；Instituto de Física, Pontificia Universidad Católica de Valparaíso（天主教辅仁大学瓦尔帕莱索分校物理研究所）；Cosmic Dawn Center (DAWN)（宇宙黎明中心）；DTU-Space, Technical University of Denmark（丹麦技术大学空间研究中心）；Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik (MPE)（马克斯·普朗克地外物理学研究所）；Purple Mountain Observatory, Chinese Academy of Sciences（中国科学院紫金山天文台）；School of Astronomy and Space Science, Nanjing University（南京大学天文与空间科学学院）；Key Laboratory of Modern Astronomy and Astrophysics, Nanjing University, Ministry of Education（教育部现代天文与天体物理重点实验室（南京大学））
本文通过ALMA观测了五个高红移静止星系的[CII]发射线及尘埃连续谱，发现分子气体分数极端变化，并尝试校准[CII]与尘埃连续谱的关系，发现无显著偏离标准值，同时指出尘埃加热机制可能非恒星辐射吸收。
2026-04-10 astro-ph.GA
LMC+: Large-scale mapping of [CII] and [OIII] in the LMC molecular ridge, I. Dataset and line ratio analyses
本研究利用SOFIA望远镜FIFI-LS仪器对大麦哲伦云分子脊区域开展[CII]和[OIII]大尺度成图，结合多波段数据分析谱线分布与比值特征，揭示了[CII]亏损与局地物理条件的关联及CO暗气体相关线索。
2025-09-12 astro-ph.GA
First detection of the [OI] 63-um emission from a redshift 6 dusty galaxy
我们报告了在z=6.027的引力透镜尘埃恒星形成星系（DSFG）G09.83808中使用APEX SEPIA 660接收器的[OI] 63-um线的地面探测，第一次明确地探测到超过红移3的[OI]63线，也是第一次从地面获得。[OI]63线在22 $\pm$ 5 μ km s $^{-1}$处被稳健地探测到，对应于$(5.4\pm1.3)\times10^{9}$ L $_\odot$的固有（去透镜）光度。在[OI]63/[CII]光度比为4的情况下，[OI]63线是该星系中性气体的主要冷却剂，与模型预测一致。高[OI]63亮度补偿了明显的[CII]不足（[CII]/FIR $\simeq4\times10^{-4}$）。使用光子占主导地位的区域模型，我们推导出源平均气体密度$n=10^{4.0}$ cm $^{-3}$，和远紫外场强度$G=10^4 G_0$，相当于z=2-4 DSFG人口。如果G09.83808代表一个典型的高红移DSFG，那么来自z=6的非透镜DSFG的[OI]63线应该可以在ALMA波段9的观测中常规检测到，$\sim$ 15分钟的源上，打开一个新的窗口来研究最早的DSFG的属性。
2019-12-16 astro-ph.GA
The Nature of High ${\rm [OIII]}_{\rm 88μm}$/${\rm [CII]}_{\rm 158μm}$ Galaxies in the Epoch of Reionization: Low Carbon Abundance and a Top-Heavy IMF?
对$z>6$星系的ALMA观测显示，与本地星系相比，[OIII] $_{\rm 88μm}$ /[CII] $_{\rm 158μm}$比值和[CII] $_{\rm 158μm}$赤字异常高。已经提出了许多解决方案，包括C和O丰度比的差异，观测偏差和ISM属性的差异。为了阐明驱动这种高红移现象的基本物理，我们采用SPHINX $^{20}$，一个国家的最先进的，宇宙辐射流体动力学模拟，解决了详细的ISM属性的数千个星系的再电离时代。我们发现，所观察到的$z>6$ [OIII]-SFR和[CII]-SFR的关系，只有当C/O丰度比是$\sim8\times$低于太阳能和总金属产量是$\sim4\times$高于Kroupa IMF的。这意味着高红移星系可能主要是由具有更头重脚轻IMF的低金属量核心坍缩超新星富集的。当AGB星和Ia型超新星开始对星系金属丰度产生贡献时，[CII]-SFR和[CII]光度函数都将在$z\sim4.5$处收敛到观测值。虽然我们证明了电离参数，LyC逃逸分数，ISM气体密度和CMB衰减都驱动星系朝向更高的[OIII]/[CII]，在$z>6$观察到的值只能复制与太阳相比，大大降低C/O丰度。[CII]和[OIII]的组合可用于预测电离参数、ISM气体密度和LyC逃逸分数的值，我们提供了九个观测到的$z>6$星系的这些量的估计。最后，我们证明了[OI] $_…
2022-01-05 astro-ph.CO astro-ph.GA
A multi-wavelength exploration of the [CII]/IR ratio in H-ATLAS/GAMA galaxies out to z=0.2
本文研究了在H-ATLAS巡天~ 50 ° ^2范围内选取的28个星系样本中观测到的[CII]-157.74 μ m禁戒精细结构线的行为。样本仅限于通量密度高于S_160um> 150 mJy的星系，并且GAMA调查的光谱为0.02<z<0.2。以这条红移线为中心的远红外光谱是用赫歇尔空间天文台上的PACS仪器拍摄的。星系跨度为10<log（L_IR/Lo）<12（其中L_IR=L_IR[8- 1000 μ m]）和7.3<log（L_[CII]/Lo）<9.3，涵盖了各种光学星系形态。在高红外光度下，样品表现出所谓的[CII]亏损，即L_[CII]/L_IR（以下简称[CII]/IR）在高L_IR下减小。特别是高比值的尘埃，其特征为：（1）L_IR<10^11Lo，（2）冷尘埃温度T_d<30 K，（3）r波段影像上的盘状形貌，（4）WISE色0.5<S_12um/S_22um<1.0，（5）S_（12）μ m/S_22um<1.0，（6）S_（12）μ m/S_22um<1.0，（7）S_（12）μ m/S_22um<1.0，（8）S_（12）μ m/S_22um<1.0。（5）低表面亮度Sigma_IR~10^8-9 Lo kpc^-2，（6）比恒星形成速率sSFR~0.05-3 Gyr^-1。我们认为远紫外辐射场的强度<G_O>是控制[CII]/IR比值的主要参数。相对高的…
2015-03-03 astro-ph.CO astro-ph.GA
ALMA Observations of the Sub-kpc Structure of the Host Galaxy of a z= 6.5 Lensed Quasar: A Rotationally-Supported Hyper-Starburst System at the Epoch of Reionization
本文报道了位于$z=6.5$的引力透镜类星体J 0439 +1634的主星系的尘埃连续体和{ \cii }辐射的ALMA观测结果。引力透镜将源平面分辨率提高到$\sim0\farcs15$ $(\sim0.8\text{ kpc})$。从ALMA数据导出的透镜模型与基于{ \it HST}成像的\citet{fan19}中的基准模型一致。J 0439 +1634的宿主星系可以很好地拟合一个与指数盘一致的Sérsic轮廓，无论是在远红外（FIR）连续谱和{ \cii }发射。连续谱的总放大倍数为$4.53\pm0.05$，{ \cii }谱线的总放大倍数为$3.44\pm0.05$。J 0439 +1634的宿主星系是一个紧凑的超亮红外星系，经过透镜校正后的总恒星形成率（SFR）为$1.56\times10^{3}M_\odot/\text{year}$，有效半径为$0.74$ kpc。J 0439 +1634中的分辨区域遵循“{ \cii }缺陷”，其中{ \cii }与FIR的比率随着FIR表面亮度而降低。重建的J 0439 +1634的速度场呈类旋转。在2千秒差距半径处的最大视线旋转速度为130公里/秒。然而，我们的数据不能适合轴对称薄旋转盘，旋转轴的倾斜，$i$，仍然不受约束。我们估计宿主星系的动力学质量为$7.9\sin^{-2}(i)\times10^{9}M_\odot…
2021-06-15 astro-ph.GA
The dust and [CII] morphologies of redshift ~4.5 sub-millimeter galaxies at ~200pc resolution: The absence of large clumps in the interstellar medium of high-redshift galaxies
本文介绍了ALMA波段7的深高分辨率（0.03”，200 pc）观测结果，包括从ALESS和AS 2UDS巡天中选取的四个$z\sim4.4-4.8$亚毫米星系（SMG）的尘埃连续体和[CII] $\lambda157.7μ$ m辐射。数据表明，休息帧160 $μ$米（观察到345 GHz）的灰尘排放是一致的，三个源的千秒差距尺度上的平滑形态。其中一个源UDS 47.0显示出明显的亚结构，但这也与平滑形态一致，正如模拟所示，当在高角分辨率（0.03”）和这些观测深度（$σ_{345\text{GHz}} \sim27-47μ$ Jy束$^{-1}$）下观察时，平滑指数盘可以出现团块状。四个SMG是明亮的[CII]发射体，我们从高分辨率数据中提取[CII]光谱，并恢复$\sim20-100$ %的[CII]通量和$\sim40-80$ %的尘埃连续发射，与以前的低分辨率观测相比。当逐渐减小到0.2”分辨率时，我们的图恢复了连续发射的$\sim80-100$ %，表明$\sim200$ pc尺度上分辨出了发射的$\sim60$ %。我们发现，在高红移星系的[CII]发射的空间扩展比静止帧160 $μ$ m尘埃连续的$1.6\pm0.4$的一个因素。通过考虑$L_{\text{[CII]}}$ / $L_{\text{FIR}}$比率作为恒星形成率表面密度（$Σ_{\text{SFR}}…
2018-04-10 astro-ph.CO astro-ph.GA
Searching for z > 6.5 Analogs Near the Peak of Cosmic Star Formation
强烈的[OIII] $λλ$ 4959，5007 +H $β$发射似乎是典型的恒星形成星系在z > 6.5。作为宇宙再电离的可能贡献者，这些星系和它们内部的物理条件引起了极大的兴趣。当z > 6.5时，Ly $α$被星系际介质大大衰减，静止紫外金属发射线提供了另一种测量红移的方法，也限制了恒星形成区和大质量恒星的物理性质。我们提出的第一个统计样本的静止紫外线测量z $\sim$ 2星系选择的类似物的那些在再电离时代的基础上[OIII] $λλ$ 4959，5007 EW或静止帧U-B色。我们的样本来自3D-HST巡天，红移范围为1.36 $\leqslant$ z $\leqslant$ 2.49。我们发现我们样本的Ly $α$和CIII] $λλ$ 1907，1909 EW的中值明显大于z $\sim$ 2紫外连续谱选择成星星系的中值。来自单独和复合光谱的测量表明CIII]和[OIII]之间的单调正相关，而在[OIII] EW < 1000 $\unicode{x212B}$时观察到Ly $α$和[OIII]之间缺乏趋势。在较高的[OIII] EW下，开始出现极端的Ly $α$发射。利用叠加光谱，我们发现Ly $α$和CIII]在金属丰度较低的星系中显著增强。我们样本中的两个物体看起来与z > 6.5的星系相当，具有非常强的静止紫外金属线发射。除了强烈的Ly $α$或CIII]外…
2020-01-04 astro-ph.GA
ISM conditions in z~0.2 Lyman-Break Analogs
本文分析了在$z\sim 0.2$上用$Herschel$ /PACS获得的Lyman Break Analogs（LBA）的远红外（FIR）[CII]和[OI]精细结构线和连续谱观测结果，以及用IRAM Plateau de Bure干涉仪获得的CO（1-0）观测结果。这项工作的主要目的是确定典型的ISM属性的$z\sim 1-2$主序星（MS）星系，与恒星质量之间的$10^{9.5}$和$10^{11}$ $M_{\odot}$，这是目前不容易检测到的所有这些线，即使与ALMA和NOEMA。我们进行PDR建模和应用不同的红外诊断，以获得的FIR发射气体和尘埃的主要物理参数，我们比较派生ISM属性的MS上和以上的星系在不同的红移。我们发现，ISM性质的LBA是相当极端的（低气体温度，高密度和热压力）相对于那些发现在本地正常的螺旋和更活跃的本地星系。尽管LBA具有典型的恒星爆发的高比恒星形成率（sSFR），但它没有[CII]赤字。虽然LBAs位于本地MS之上，但我们发现它们的ISM特性与高红移MS星系的ISM特性更相似，而不是高于主序星的本地星系。这组数据是一个重要的参考规划未来的ALMA [CII]观测相对低质量的MS星系在宇宙恒星形成的高峰时期。
2017-06-13 astro-ph.GA
The ALMA-CRISTAL survey: Gas, dust, and stars in star-forming galaxies when the Universe was ~1 Gyr old I. Survey overview and case studies
ALMA-CRISTAL巡天利用ALMA、JWST和HST的多波段观测，研究了再电离时代39个星系在千秒差距尺度上的气体、尘埃和恒星结构，揭示了多样的形态与运动学特征及影响[CII]/FIR比值的物理因素。
2025-05-09 astro-ph.GA
ALMA Imaging and Gravitational Lens Models of South Pole Telescope-Selected Dusty, Star-Forming Galaxies at High Redshifts
南极望远镜已经发现了一百个引力透镜、高红移、尘埃、恒星形成星系（DSFG）。我们给出了47个z=1.9-5.7的DSFG样品的0.5”分辨率870 um Atacama大型毫米/亚毫米阵列成像，并构建了这些源的引力透镜模型。我们的可测量性为基础的镜头建模结合了几个来源的残余干涉校准的不确定性，使我们能够正确地考虑噪声的观察。至少有70%的源被前景星系强烈透镜化（mu_870um > 2），中值放大倍数mu_870um = 6.3，延伸到mu_870um > 30。我们比较的内在尺寸分布的强透镜源的类似数量的unlensed DSFG，并发现没有显着差异，尽管放大倍率和内在源的大小之间的偏差。这可能表明DSFG的真实尺寸分布相对较窄。我们使用的源的大小来限制的波长，在尘埃光学深度是统一的，并发现这个波长与尘埃温度。这种相关性导致了尘埃质量估计值与使用该波长的单一值估计值相比的2倍差异。我们研究了[CII]线和远红外光度之间的关系，发现在低红移恒星形成星系中发现的[CII]L_FIR比和Sigma_FIR之间的相关性也适用于高红移星系，并且在Sigma_FIR中至少高出两个数量级。这进一步证明了红外发射区的致密性是确定“[CII]赤字”的控制参数的说法。"
2016-04-19 astro-ph.GA
Probing Cosmic Dawn with Emission Lines: Predicting Infrared and Nebular Line Emission for ALMA and JWST
红外线和星云谱线提供了我们对调节高红移星际介质性质的物理学最好的探测。然而，直接从发射线解释高红移星系的物理条件仍然是复杂的，由于温度，密度，金属丰度，电离参数和光谱硬度的不均匀性。我们提出了一套新的宇宙学，辐射流体动力学模拟，每一个集中在一个大规模的莱曼break星系，解决了这样的属性在一个不均匀的ISM。许多模拟系统表现出瞬态的，但定义良好的气体盘，出现在[CII]~158.6 $μ$ m的排放速度梯度。[CII]~158.6 $μ$ m和[OIII]~88.33 $μ$ m之间的空间和光谱偏移是常见的，但不是普遍存在的，因为每条线探测ISM的不同相位。这些系统落在局部[CII]-SFR关系上，与质疑先前观察到的[CII]~158.6 $μ$ m缺陷的新观察结果一致。我们的星系与观测到的$z\sim2-3$星系的星云线特性是一致的，并且与本地星系相比，由于更高的恒星形成率（SFR），激发和特定的SFR，以及更硬的光谱，年轻的贫金属双星在BPT和质量激发图上再现偏移。我们预测，H $α$和[OII]~3727 $Å$光度以及星系SFR之间的局部定标关系适用于$z>10$，某些强线诊断（R23和[OIII]~5007 $Å$ /H $β$）与星系金属丰度之间的局部关系也适用于$z>10$。我们的新模拟非常适合解释当前（ALMA和HST）和即将到来的设施（JWST和ngVLA）的线发…
2019-06-13 astro-ph.CO astro-ph.GA
A merger in the dusty, $z=7.5$ galaxy A1689-zD1?
引力透镜星系A1689-zD 1是光谱学证实的最遥远的来源之一（$z=7.5$）。它是已知最早探测到星际介质（ISM）的星系;阿塔卡马大型毫米波阵列（ALMA）探测到尘埃排放。A1689-zD 1在高红移尘埃发射体中也是不寻常的，因为它是一个亚L * 星系，因此在这个红移的更典型星系中检测气态ISM是一个很好的前景。我们用ALMA在6和7波段观测了A1689-zD 1，用绿岸望远镜（GBT）在$Q$波段观测了A1689-zD 1。为了研究A1689-zD 1的结构，我们绘制了毫米热尘埃发射图，发现了两个大小约为$0.4-1.7$ \，kpc（透镜校正）的空间分量。粗略的空间形态与{ \it HST}在近红外中观察到的相似，并指向扰动的动力学状态，可能表明早期形成的主要合并或圆盘。ALMA光度测定法用于限制远红外光谱能量分布，产生尘埃温度（$T_{\rm dust} \sim 35$ -$45$ \，$β= 1.5-2$的K）。在GBT数据中没有检测到CO（3-2）线，其95%的上限为0.3mJ γ。在ALMA ~6波段220.9GHz处发现了一个微弱的过剩辐射.如果这种过量是真实的，则可能是由于[CII] 158.8\，$μ$ m线在$z_{\rm [CII]} = 7.603$处的发射。[CII]/ $L_{\rm FIR}$光度比的严格上限表明[CII]赤字类似于几个明亮的类星…
2017-01-03 astro-ph.CO astro-ph.GA
Spectroscopically resolved far-IR observations of the massive star-forming region G5.89--0.39
63微米[OI]精细结构谱线是天体物理学各个领域的重要诊断工具。然而，我们对这条线的了解依赖于低光谱分辨率的观测，并且对恒星形成区（SFR）复杂环境中每个组分（PDR，喷流）的真正贡献知之甚少。我们研究了喷流和PDR发射以及吸收对超致密H{ \sc ii}区G5.89- 0.39的[OI] 63微米线的贡献，并研究了它在不同速度区通过[OI]，[CII]，CO，OH和H2O的远红外线亮度。我们用SOFIA上的GREAT接收器在[OI]和CO（16- 15）中绘制了G5.89- 0.39。我们在OH^2 <$_3/2}，J=5/2 \toJ =3/2和^2 <$_1/2}，J=3/2 \toJ =1/2谱线上观察到了源的中心位置。这些数据与APEX CO（6-5）和CO（7-6）和HIFI地图以及[CII]，H2O和HF的单点观测结果进行了补充。G5.89- 0.39的[OI]谱受到来自包层和沿视线方向不同云的散射的严重污染。仅在HV处检测到排放，这与由极HV低J CO追踪的紧凑的南北流出明显相关。来自[OI]的质量损失率和能量与CO的估计吻合得很好，表明G5.89- 0.39中的分子流出是由[OI]中看到的喷流系统驱动的。远红外线的亮度G5.89- 0.39是由[OI]在HV占主导地位;在这个速度区的第二冷却剂是CO，而[CII]，OH和H2O是流出冷却的次要贡献者。我们的研究表明…
2015-10-01 astro-ph.GA
An ALMA multi-line survey of the ISM in two quasar host-companion galaxy pairs at $z > 6$
本文对两个$z>6$类星体（QSO）宿主星系PJ 231 -20（$z=6.59$）和PJ 308 -21（$z=6.23$）及其两个伴星系的星际介质（ISM）进行了多线巡天。使用阿塔卡马大（亚）毫米阵列（ALMA）进行观测。我们针对包括原子精细结构线（FSL）和分子线的11个跃迁：[NII] $_{\rm 205μm}$、[CI] $_{\rm 369μm}$、CO（$J_{\rm up} = 7, 10, 15, 16$）、H $_2$ O $3_{12}-2_{21}$、$3_{21}-3_{12}$、$3_{03}-2_{12}$和OH $_{\rm 163μm}$双峰。底层的远红外（FIR）连续采样的瑞利-金斯尾巴各自的灰尘排放。通过将这些信息与我们早期的ALMA [CII] $_{\rm 158μm}$观测相结合，我们使用云辐射传输模型探索了恒星形成和黑洞反馈对星系ISM的影响。我们估计尘埃质量，光谱指数，红外光度和恒星形成率从FIR连续。FSL的分析表明，[CII] $_{\rm 158μm}$和[CI] $_{\rm 369μm}$发射主要来自光解离区（PDR）的中性介质。我们发现，线赤字与本地亮红外星系。CO谱线能量分布（SLEDs）揭示了两个类星体宿主中显著的高$J$ CO激发.我们对类星体PJ 231 -20的CO SLED模拟表明，PDR主导了$J_{\rm…
2021-05-20 astro-ph.GA
VALES V: A kinematic analysis of the molecular gas content in $H$-ATLAS galaxies at $z\sim0.03-0.35$ using ALMA
我们提出了阿塔卡玛大型毫米/亚毫米阵列（ALMA）解决的星系分子气体的观测$z=0.35$全球星系动力学对全球星际介质（ISM）的性质的作用。这些观测包括从瓦尔帕莱索ALMA线发射巡天（VALES）中获取的39个星系的子样本。从CO（$J=1-0)$）发射线，我们量化的运动学参数通过模拟的速度场。我们发现，红外光度增加的旋转色散速度比（$V_{\rm rot}/σ_v$，倾斜校正）。我们发现$V_{\rm rot}/σ_v$和[CII]/IR比值之间存在依赖关系，这表明所谓的“[CII]赤字”与星系的动力学状态有关。我们发现，全球压力的支持，需要调和的动力学质量估计与恒星质量在我们的系统低$V_{\rm rot}/σ_v$值。在我们的样本中，恒星形成率（SFR）与分子气体分数（$f_{\rm H_2}$）弱相关，这表明冷气体的引力能释放可能不是VALES星系湍流运动的主要能量来源。通过定义一个代理的“恒星形成效率”参数为SFR除以CO光度（SFE $'\equiv$ SFR/L $'_{\rm CO}$），我们发现一个恒定的SFE $'$每穿越时间（$t_{\rm cross}$）。我们认为$t_{\rm cross}$可能是尘埃$z\sim0.03-0.35$星系中恒星形成的控制时间尺度。
2018-09-27 astro-ph.GA
The far-infrared emitting region in local galaxies and QSOs: Size and scaling relations
我们利用Herschel 70 - 160 μ m的图像研究了大约400个本星系和类星体宿主的远红外发射区的大小。样本包括正常的“主序星”恒星形成星系，以及红外发光星系和Palomar-Green类星体，具有不同的恒星形成水平和结构。假设高斯空间分布的远红外（FIR）发射，赫歇尔点扩散函数（PSF）的出色的稳定性，使我们能够测量尺寸远低于PSF宽度，通过减去宽度正交。我们得出缩放的FIR的大小和表面亮度的本地星系与FIR光度，距离恒星形成的主序星，和FIR的颜色。亮度L_FIR ~ 10^11 L_Sun可以通过尺寸跨越2 dex的各种结构来达到。远高于主序星的L_FIR >~ 10^12 L_Sun的超亮星系不可避免地会有小的Re_70 μ m ~ 0.5 kpc FIR发射区，这些发射区具有大的表面亮度，并且在这些区域的FIR中平均可以接近光学厚度。这些地方的关系相比，第一ALMA尺寸的尘埃排放区在高红移星系，在稍长的休息波长测量，建议在相同的红外光度较大的尺寸。我们报告了FIR表面亮度与[CII] 158 um发射和FIR发射的比率之间的0.15 dex散射的显著紧密关系-所谓的[CII]-赤字与表面亮度的联系比与FIR光度或FIR颜色的联系更紧密。在33个z <~ 0.1的PG类星体中，有19个具有典型的L_FIR/L_Bol，AGN ~ 0.1，半光半径为70 μ m，平…
2016-05-19 astro-ph.GA
The Herschel Comprehensive (U)LIRG Emission Survey (HerCULES): CO Ladders, fine structure lines, and neutral gas cooling
（超）发光红外线星系（（U）LIRG）是以其极红外（8-1000 $μ$ m）光度（$L_{LIRG}>10^{11} $ L $_\odot$和$L_{ULIRG}>10^{12}$ L $_\odot$）为特征的物体。赫歇尔综合ULIRG发射巡天（HerCULES; PI van der Werf）展示了29个（U）LIRG的代表性通量限制样本，这些样本涵盖了这些天体（10个$^{11}\leq L_\odot \geq10^{13}$）的整个光度范围。使用\emph{Herschel Space Observatory}，我们观察到[CII] 157 $μ$ m，[OI] 63 $μ$ m和[OI] 145 $μ$ m线发射（PACS），CO J=4-3至J=13-12，[CI] 370 $μ$ m，和[CI] 609 $μ$ m与SPIRE，和低J CO转换与地面望远镜。样品的CO阶梯根据其激发水平分为三类。在13个星系中，[OI] 63 $μ$ m发射线是自吸收的。比较CO激发与IRAS 60/100 $μ$ m比值和远红外光度，我们发现CO激发与远红外颜色更相关。我们目前的冷却预算的星系，并发现精细结构线通量赤字的[CII]，[SiIII]，[OI]和[CI]线的对象具有最高的远红外通量，但没有观察到这一CO $4\leq J_{upp}\leq13$。为了研究分子气体…
2015-01-13 astro-ph.GA
Local Analogs of Potential Ionizers of the Intergalactic Medium: Compact Star-Forming Galaxies with Intense CIV $λ$1550 Emission
研究分析五个高 O32 本地致密恒星形成星系的 HST 紫外光谱，发现其强 CIV 发射、低 C/O 与高 LyC 逃逸率类似 z>6 再电离星系。
2024-09-17 astro-ph.GA
CO Excitation in High-z Main Sequence Analogues: Resolved CO(4-3)/CO(3-2) Line Ratios in DYNAMO Galaxies
一氧化碳的谱线能量分布包含了恒星形成分子氢气的物理条件的信息;然而，与局部辐射场性质的关系受到很大的限制。利用1- 2kpc尺度的CO（3-2）和CO（4-3）的ALMA观测资料，我们研究了主序星星系在z ~ 1-2处的局部类似物的CO（4-3）/CO（3-2）谱线比。我们测量了每个星系盘上的CO（4-3）/CO（3-2），发现样本的中线比为$R_{43} = 0.54^{+0.16}_{-0.15}$。这高于文献估计的本地恒星形成星系，并且与多条证据相一致，这些证据表明，尽管存在于本地宇宙中，但在z ~ 1-2处类似于主序星星系。与现有的较低分辨率CO（1-0）观测相比，我们发现$R_{41}$和$R_{31}$值分别在$\sim 0.2-0.3$和$\sim 0.4-0.8$范围内。我们结合我们的kpc尺度分辨线比测量与HST观测H $α$的恒星形成率表面密度的关系进行调查，并比较这种关系的预期模型。我们发现随着恒星形成率表面密度的增加，CO（4-3）/CO（3-2）增加;然而，模型过度预测了我们探测的恒星形成率表面密度范围内的线比，特别是在较低的范围内。最后，SOFIA观测与HAWC+和FIFI-LS揭示低尘埃温度和没有赤字的[CII]发射相对于总红外光度。
2023-01-12 astro-ph.GA
Updated measurements of [O III] 88 $μ$m, [C II] 158 $μ$m, and Dust Continuum Emission from a z=7.2 Galaxy
我们提出了更新的测量的[O III] 88 $μ$米，[C II] 158 $μ$米，和尘埃连续辐射从恒星形成星系在$z=7.212$，SXDF-NB 1006 -2，利用阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列（ALMA）档案数据集分析在以前的研究和数据集，以前没有分析过。后续的ALMA观测具有更高的角分辨率和灵敏度，揭示了$0.32-0.85\,\rm{kpc}$尺度上的[O III]发射团簇结构。我们还合并了所有ALMA [O III]（[C II]）数据集，并将[O III]（[C II]）检测更新为$5.9σ$（$3.6σ-4.5σ$）。未检测到的[C II]与数据从REBELS大型计划意味着不完整的光谱扫描调查使用[C II]检测星系的高恒星形成率（SFR），但边际[C II]发射在高$z$。在90 $μ$ m和160 $μ$ m的尘埃连续体仍然未被检测到，这表明$<3.9\times10^{6}\,M_\odot\,(3σ)$的尘埃含量很少，我们得到了更严格的限制总红外光度。我们更新了[O III]/[C II]光度比，分别为$4.5σ$和$3.6σ$ [C II]探测的$10.2\pm4.7~(6.1\pm3.5$）和$20\pm12~(9.6\pm6.1$），其中括号中的比值针对扩展[C II]发射的表面亮度调光效应进行了校正。我们还发现SXDF-NB 1006 -2与$0<…
2023-03-09 astro-ph.GA
Infrared fine-structure lines at high redshift
本文综述了红外精细结构谱线在星系形成与演化研究中的物理原理、观测历史、诊断方法及在高红移星系中的应用，并展望其未来前景。
2025-09-23 astro-ph.GA
A 33 GHz Survey of Local Major Mergers: Estimating the Sizes of the Energetically Dominant Regions from High Resolution Measurements of the Radio Continuum
我们提出了甚大阵观测的33 GHz无线电连续辐射从22个本地超亮和亮红外（IR）星系（U/LIRGs）。这些观测的空间（角）分辨率为30- 720 pc（0.07”-0.67”），在光谱的一部分，可能是光学薄。这使我们能够估计能量占优势的区域的大小。我们发现半光半径从30秒差距到1.7千秒差距。33 GHz的通量密度与红外辐射密切相关，我们将这些大小作为产生大部分能量的区域大小的指示。结合我们的33 GHz的尺寸与未解决的测量，我们估计的红外光度和单位面积的恒星形成率，分子气体的表面和体积密度。这些量跨越了很宽的范围（4 dex），包括一些对任何星系测量的最高值（例如，$\mathrm{Σ_{SFR}^{33GHz} \leq 10^{4.1} M_{\odot} yr^{-1} kpc^{-2}}$）。至少$13$源看起来是康普顿厚的（$\mathrm{N_{H}^{33GHz} \geq 10^{24} cm^{-2}}$）。与以前的工作相一致，这些数据与正常盘星系的观测对比表明，SFR和分子气体表面密度之间存在非线性和可能的多值关系，尽管这一结果取决于所采用的CO到H $_{2}$转换因子和我们的33 GHz大小适用于气体的假设。11个来源似乎超过了由辐射压力和超新星反馈支持的星爆预测的光度表面密度，但是我们注意到需要对内部盘结构进行更详细的观测。具有较高表面亮度的U/LIR…
2017-05-30 astro-ph.GA
Infrared emission from $z \sim 6.5$ quasar host galaxies: a direct estimate of dust physical properties
University of Bologna（博洛尼亚大学）；INAF – Istituto Nazionale di Astrofisica（意大利国家天体物理研究所）；Sorbonne University（索邦大学）；Institut d’Astrophysique de Paris（巴黎天体物理学研究所）；University of Geneva（日内瓦大学）；Cosmic Dawn Center (DAWN)（宇宙黎明中心）；DTU Space, Technical University of Denmark（丹麦技术大学空间研究所）
通过ALMA带8观测11个高红移类星体宿主星系，直接估计其尘埃物理性质，发现尘埃温度较高且与恒星形成效率相关，表明类星体存在不影响近红外特性。
2025-12-02 astro-ph.GA
Observations of High Galactic Latitude Line and Continuum Emission (912 - 1600 Å) with New Horizons
Indian Institute of Astrophysics（印度天体物理研究所）；Towson University（陶森大学）；Wesleyan University（卫斯理安大学）；University of Colorado, Boulder（科罗拉多大学博尔德分校）；University of North Carolina, Chapel Hill（北卡罗来纳大学教堂山分校）；Southwest Research Institute（西南研究院）；Stellar Solutions（恒星解决方案公司）；University of Virginia（弗吉尼亚大学）；Johns Hopkins University（约翰斯·霍普金斯大学）
该研究利用新视野号对912 - 1600 Å的宇宙紫外背景进行观测，检测到多种发射线，确认1135 Å处发射线源于银河系，分析了尘埃散射连续谱，给出尘埃颗粒反照率等结果，发现与之前研究一致的偏移量，确认大部分发射来自CUVB未识别成分。
2026-07-24 astro-ph.GA
