An extreme proto-cluster of luminous dusty starbursts in the early Universe
我们报告了在早期宇宙中发现的一个极端原星系团，其核心（绰号为遥远的红核，DRC）由至少1 - 0个尘埃恒星形成星系（DSFG）组成，通过使用ALMA和ATCA探测到的[CI]（1-0），$^{12}$ CO（6-5），$^{12}$ CO（4-3），$^{12}$ CO（2-1）和${\rm H_2O} (2_{11} - 2_{02})$发射线证实位于$z_{\rm spec} = 4.002$。光谱证实的原星系团的组成部分分布在${\rm 260\, kpc \times 310\, kpc}$区域，集体遮蔽恒星形成率（SFR）为$\sim 6500 \, M_\odot \, {\rm yr}^{-1}$，比以前在任何原星系团或$z \gtrsim 4$的超密度DSFG中看到的要高得多。大多数恒星的形成都发生在发光的DSFG中，因为在原星团核心中没有检测到Ly $α$发射体，除了一个Ly $α$斑点位于DRC尘埃成分之一旁边并延伸到$60\,{\rm kpc}$上。如果在宽视场LABOCA 870- $μ$ m图像中在DRC周围发现的高密度明亮DSFG的所有成员都是同一结构的一部分，则原星系团的总模糊SFR可以上升到${\rm SFR} \sim 14,400 \, M_\odot \, {\rm yr}^{-1}$。DRC的总晕质量可能高达$\sim 4.4 \times …
2017-09-20 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
Dusty Star-Forming Galaxies at High Redshift
远红外和亚毫米波长的巡天已经确定了尘埃恒星形成星系（DSFG）在宇宙中恒星质量聚集和大质量星系演化中的重要作用。这些星系中最明亮的红外线光度超过10 $^{13}$ L $_{\odot}$，意味着恒星的形成速率为每年数千个太阳质量。它们代表了宇宙中最强烈的恒星爆发，但许多都是完全光学模糊的。它们在亚毫米波段很容易被探测到，这是由于尘埃被新形成的恒星的紫外线辐射加热。总的来说，宇宙中所有尘埃、恒星形成的星系都产生一个红外辐射场，其能量密度与所有可见星系在紫外和可见光波长下的直接星光辐射相等。这种河外红外背景光的大部分来自不同的星系，从富含气体的星系盘到合并的强烈恒星爆发星系。近年来，远红外仪器的重大进展，无论是基于空间还是基于地面，都导致了近100万个DSFG的检测，但我们对管理尘埃星暴阶段开始和结束的基础天体物理学的理解仍处于初期阶段。这篇综述旨在总结DSFG研究的现状，特别关注最好理解的子集（亚毫米星系，十多年前对这一领域的最后一次综述中总结的亚毫米星系）的详细表征，Blain等人，2002），而且最近发现的DSFG种群的选择和表征。我们回顾DSFG人口统计，他们的物理性质，包括尘埃，气体和恒星的内容，他们的环境，以及目前的理论模型与这些星系的形成和演化。
2014-02-06 astro-ph.CO astro-ph.GA
Dusty Universe viewed by AKARI far infrared detector
我们提出的分析结果的多波长光谱能量分布（SED）的远红外星系中发现的AKARI深场南（ADF-S）调查。分析使用了精心挑选的186个源的样本，这些源在90 $μ$ m AKARI波段被探测到，在公共目录中被确定为交叉识别的星系。对于没有已知的光谱红移的来源，我们估计光度红移后，测试两个独立的方法：一个主要是基于使用的光学-中红外范围，和一个基于整个范围的紫外-远红外数据。我们观察到一个巨大的改进，在光度红移的估计时，包括远红外数据，与主要基于光学-中红外范围的方法相比。我们讨论了我们的远红外选择的样品的物理性质。我们的结论是，这个样本主要由丰富的尘埃和年轻的恒星附近的星系，而且，此外，这些来源的近25%是（超）亮红外星系。在90 $μ$ m的正常星系（138个源），LIRGs（30个源），和ULIRGs（18个星系）的平均SED归一化的尘埃排放的峰值波长的显着转变，和它们的测辐射热光度和尘埃光度之间的比例从0.39到0.73不等。
2013-10-31 astro-ph.CO astro-ph.GA
Dust evolution across cosmic times as seen through DUSTY-GAEA
INAF – Astronomical Observatory of Trieste（意大利国家天体物理研究所的里雅斯特天文台）；University of Khartoum（喀土穆大学）；IFPU – Institute for Fundamental Physics of the Universe（宇宙基础物理研究所）；Tianjin Normal University（天津师范大学）；EPFL（洛桑联邦理工学院）
本文提出DUSTY-GAEA模型，通过星尘形成、超新星冲击和高温气体破坏以及星际介质中尘埃增长，研究尘埃在宇宙演化中的作用，揭示尘埃增长在高红移时主导尘埃预算，但高红移尘埃富集星系密度仍难以复现。
2025-12-17 astro-ph.GA
CHAMPS: The COSMOS High-Redshift ALMA-MIRI Population Survey - A New Census of the Dusty Early Universe
California Institute of Technology（加州理工学院）；Rochester Institute of Technology（罗切斯特理工学院）；Universidad Diego Portales（迭戈帕托莱斯大学）；University of California, Santa Barbara（加州大学圣塔芭芭拉分校）；Cosmic Dawn Center (DAWN)（宇宙黎明中心）；The University of Tokyo（东京大学）
CHAMPS是一项144小时ALMA 1.2毫米大型巡天，覆盖0.2平方度，在z>4处探测到约385个尘埃亚毫米源，约束尘埃形成与演化，并发现高红移候选星系。
2026-09-30 astro-ph.GA
Another view into JWST-discovered X-ray weak AGNs via radiative dusty feedback
本研究通过辐射性尘埃反馈模型，解释JWST发现的早期低光度活动星系核X射线弱发射现象，指出低金属丰度贫尘埃气体导致长期吸收与遮蔽，金属丰度是关键参数。
2025-09-05 astro-ph.GA astro-ph.HE
A study on Dusty Plasma Physics and the examination of Jeans Criteria for the Milky Way
本文研究尘埃等离子体物理及银河系 Jeans 不稳定性的条件，探讨了尘埃等离子体的集体振荡模式及宇宙结构形成机制。
2026-05-15 astro-ph.GA gr-qc
A dusty, normal galaxy in the epoch of reionization
在红移为$z > 7$的早期宇宙中形成大多数恒星的中等星系的候选者，已经被发现了大量极深的重构框架紫外成像。但事实证明，现有的光谱仪很难在紫外线下对它们进行分析。这些星系的详细性质可以从尘埃和冷气体发射的远红外波长测量，如果星系已经成为足够丰富的尘埃和金属。然而，到目前为止，在尘埃辐射中检测到的最远的紫外选择星系只有$z = 3.25$，最近的结果对在这个早期时期的典型星系中是否能发现尘埃和分子产生了怀疑。在这里，我们报告的热尘埃排放的原型早期宇宙恒星形成星系，A1689-zD 1。我们在光谱学上探测到它的恒星连续谱，并通过对Lyα断裂的光谱探测确定它的红移为$z = 7.5\pm0.2$。A1689-zD 1代表了再电离过程中的恒星形成群体，总恒星形成速率约为12 M $_\odot$/年$^{-1}$。这个星系是高度演化的：它有一个巨大的恒星质量，并且富含大量的尘埃，尘埃与气体的比例接近银河系。因此，尘埃、演化的星系出现在$z > 7$较暗的恒星形成群体中，尽管它们首次出现的时间很短。
2015-02-27 astro-ph.GA
The Coldest Place in the Universe: Probing the Ultra-Cold Outflow and Dusty Disk in the Boomerang Nebula
我们的第0周期ALMA观测证实，回旋镖星云是宇宙中已知最冷的物体，具有大量高速流出物，其冷却程度显着低于宇宙背景温度。我们新的CO 1-0数据揭示了迄今为止看不见的这种超冷流出的遥远区域，到达$\gtrsim120,000$ AU。我们发现，在超冷流出，质量损失率（dM/dt）随半径增加，类似于其膨胀速度（$V$）-采取$V\propto r$，我们发现$dM/dt \propto r^{0.9-2.2}$。超冷流出物中的质量是$\gtrsim3.3$ Msun，而回旋镖的主序列祖先质量是$\gtrsim4$ Msun。我们的高角分辨率（$\sim$ 0”.3）CO J=3-2图显示了内部双极星云精确的、高度准直的形状，以及一个密度很大的中心腰部，大小（FWHM）为$\sim$ 1740 AU $\times275$ AU。通过光学HST成像在散射光中看到的分子气体和尘埃显示了详细的对应关系。腰部显示出在0.87-3.3 mm处的热尘埃排放中的致密核心，其包含非常大的（$\sim$ mm至cm大小）冷（$\sim20-30$ K）颗粒的$(4-7)\times10^{-4}$ Msun~。中心腰部（假设其外部区域正在膨胀）和快速双极流出具有$\lesssim1925$ yr和$\le1050$ yr的膨胀年龄：“时差”（即，回旋镖中的环形年龄减去快速外流年龄）支持主星直接与双星伴星…
2017-05-26 astro-ph.GA astro-ph.SR
A Photon Burst Clears the Earliest Dusty Galaxies: Modelling Dust in High-redshift Galaxies from ALMA to JWST
本研究更新半解析模型A-SLOTH模拟高红移星系尘埃演化，发现ALMA观测的z≈7星系尘埃源于普通恒星形成增长，而JWST观测的z≈11星系缺尘是近期高效星暴辐射压抛射尘埃所致，该结果对早期宇宙相关研究有重要意义。
2023-10-04 astro-ph.GA
AGN radiative feedback in the early growth of massive black holes
越来越多的观测证据证实了大质量黑洞（$M_{BH} \sim 10^9 M_{\odot}$）的存在，在早期宇宙中以接近爱丁顿极限的速率吸积，具有非常高的红移（$z \gtrsim 6-7$）。最近的观测表明，第一类类星体的宿主星系是化学演化的系统，含有大量的尘埃。这种高亮度和大量尘埃含量的组合应该形成辐射尘埃反馈的有利物理条件。我们探讨了由尘埃辐射压力驱动的活动星系核（AGN）反馈对大质量黑洞早期生长的影响。假设Eddington限制指数黑洞增长，我们发现，动力学和能量的辐射压力驱动的外流也遵循指数趋势在后期。我们得到适度的流出能量（动量通量$\dot{p} \lesssim L/c$和动能功率$\dot{E}_{k} \lesssim 10^{-3} L$），与现有的观测类星体驱动的流出在非常高的红移，但显着低于通常观察到的本地类星体和预测的风能驱动的模型。活动星系核的辐射尘埃反馈因此可能在早期宇宙中第一类类星体的星系外流中发挥重要作用。
2019-09-23 astro-ph.GA astro-ph.HE
Imaging of I Zw 18 by JWST. I. Strategy and First Results of Dusty Stellar Populations
本文利用JWST对极贫金属矮星系I Zw 18进行多波段红外成像观测，通过识别红超巨星、渐近巨星支及年轻恒星体等关键恒星族群，揭示了贫金属环境下的尘埃起源与恒星形成机制，为未来研究提供了观测与解释指南。
2024-06-26 astro-ph.GA astro-ph.SR
The unusual ISM in Blue and Dusty Gas Rich Galaxies (BADGRS)
Herschel-ATLAS对宇宙中冷尘埃的无偏巡天观测中发现了一个令人惊讶的非常蓝（FUV-K < 3.5）的星系群，这些星系富含尘埃，具有高气体分数（fHI = M_HI/（M*+M_HI）>0.5）。被称为“蓝色和尘埃气体丰富的来源”（BADGRS），它们具有冷的弥漫尘埃温度，以及本地宇宙中任何星系中最高的尘埃与恒星质量比。在这里，我们探索分子ISM在BADGRS的代表性样本，使用非常深的CO（J_up= 1，2，3）的观察在中央和外部磁盘区域。我们发现非常低的CO亮度（Tp=15-30 mK），尽管明亮的远红外发射和金属丰度在0.5<Z/Z_sun<1.0的范围内。CO线比率指示R_21=0.6-2.1和R_31=0.2-1.2的条件范围。利用金属丰度相关的CO光度到分子气体质量的转换，我们发现M_H2/M_d=7-27，Sigma_H2=0.5-6 M_sun pc^-2，比预期的低了一个数量级。BADGRS的分子气体耗尽时间尺度（τ_d = 0.5 Gyr）比其他本地螺旋星系低，与Kennicutt-Schmidt关系的偏移量与蓝致密矮星系相似。BADGRS中的冷弥漫尘埃温度（13-16 K）需要比从它们观测到的表面亮度推断的低10-20倍的星际辐射场。我们推测，在这些来源的尘埃要么有一个非常cluerical几何形状或一个非常不同的不透明度，以解释寒冷的温度和缺乏CO…
2019-10-10 astro-ph.GA
Planck's Dusty GEMS. VIII. Dense-gas reservoirs in the most active dusty starbursts at z~3
我们目前的ALMA，NOEMA，和IRAM-30米/EMIR观测的高密度示踪分子HCN，HCO+，和HNC在三个最明亮的透镜尘埃恒星形成星系在z~3-3.5，普朗克的尘埃GEMS样品的一部分，探测的气体水库密切相关的异常水平的恒星形成。我们得到了强大的检测J_up=4和6之间的10条发射线，以及几个额外的通量上限。在PLCK_G244.8+54.9中，z=3.0处的最亮源，0.1”分辨率下的HNC（5-4）线发射以及其他空间积分线轮廓表明，至少在最强烈放大的区域上，致密和更弥散的气藏的分布相当。这就排除了差分透镜的任何主要影响。在我们的样品中，HCO+/HCN > 1和HNC/HCN ~ 1的谱线比与附近ULIRGs的谱线比相似，并且与光子主导区一致，没有任何重要的机械加热或活动星系核反馈的迹象。我们使用假设纯碰撞激发的辐射转移模型来表征PLCK_G244.8+54.9中的致密气体激发，并发现中J HCN、HCO+和HNC谱线源于H2密度n~10^5-6 cm^-3的高密度相，尽管重要的简并性阻碍了确定确切的条件。这三个GEMS与从附近宇宙中导出的致密气体恒星形成定律的外推结果一致，进一步证明了在z~3处最活跃的星系中观察到的极端恒星形成速率是其重要的致密气体含量的结果。由HCN/[CI]和HCO+/[CI]线比率追踪的致密气体质量分数升高，但与z>2的其他透镜尘埃恒星形成星系相比…
2020-11-06 astro-ph.GA
Dusty Gas Accretion onto Massive Black Holes and Infrared Diagnosis of the Eddington Ratio
最近的观测有力地证明了早期宇宙中超大质量黑洞（SMBH）周围存在尘埃的证据。然而，对于含尘气体中SMBHs的吸积机制还没有很好的认识。利用一维辐射流体动力学模拟研究了尘埃云中$\sim 10^{5}~M_{\odot}$的中等质量黑洞的生长。我们发现，含尘气体到IMBHs的吸积进行温和的小波动的吸积率，而原始气体引起更激烈的周期性爆发。当尘埃与气体的质量比接近太阳附近时，时间平均光度比原始气体小一个数量级，而当初始气体密度为$n_{\rm H} = 10 - 1000~\rm cm^{-3}$时，时间平均爱丁顿比的范围为$\sim 10^{-4}$ ~ $\sim 10^{-2}$。我们的计算表明，在调节BH的增长，尘埃不透明度单独的效果是次要的尘埃辐射压力相比。我们还通过计算尘埃的热辐射得到了红外波段的光谱能量分布，并表明$λ\lesssim 20~\rm μm$和$\gtrsim 100~\rm μm$之间的通量比与爱丁顿比密切相关。BH附近的热尘埃的热辐射仅在高吸积阶段占主导地位，在$\lesssim 20~\rm μm$产生更高的通量密度。因此，我们认为，JWST的MIR观测和ALMA或Spitzer的FIR观测的组合可以用来估计大质量黑洞的爱丁顿比。
2017-04-19 astro-ph.GA
Planck's Dusty GEMS. VII. Atomic carbon and molecular gas in dusty starburst galaxies at z=2 to 4
碳原子的[CI] 1-0和[CI] 2-1亮谱线正越来越多地成为高红移星系中冷中性气体的示踪剂。在这里，我们提出了这些线的观测在11个星系的普朗克尘埃GEMS，最明亮的引力透镜星系的银河系外亚毫米天空探测的普朗克卫星。我们对7个星系进行了[CI] 1-0测量，对8个星系进行了[CI] 2-1测量，其中包括4个测量了两条线的星系。我们用我们的观察来约束气体激发机制，激发温度，光学深度，原子碳和分子气体质量，和碳丰度。L_CI/L_ FIR的比值与在本地宇宙中发现的相似，表明在过去的12 Gyr中，通过原子碳的总冷却预算没有发生强烈的变化。这两条谱线在光学上都很薄，并且跟踪1 - 6 x 10^7 M太阳的碳原子。对于α_CO=0.8 M_sun/ [K km s^-1 pc^2]的“ULIRG”CO到H_2的转换因子，碳与H_2的丰度比X_CI在2.5到4 x 10^-5之间。从[CI] 1-0和CO导出的分子气体质量的比率同意在测量不确定度的5个星系，并优于2的因素与[CI] 1-0测量，仔细考虑CO激发后。这并不支持强烈的高红移星暴星系拥有大量“CO暗”气体的想法。这些结果也支持了对大质量、尘埃、高红移星暴星系的分子气体质量估计的共同假设，尽管用两种示踪剂获得的质量之间的良好一致性不能作为对α_CO或X_CI的独立确认。
2018-12-11 astro-ph.GA
EPOCHS VIII. An Insight into MIRI-selected Galaxies in SMACS-0723 and the Benefits of Deep MIRI Photometry in Revealing AGN and the Dusty Universe
本研究利用 JWST/MIRI 数据分析了 SMACS0723 中 181 个星系，发现 MIRI 波段能显著提升测光红移精度并更严格约束 AGN 贡献，揭示了更蓝、更年轻的恒星种群特征。
2023-09-13 astro-ph.GA
Cosmic Sands: The Origin of Dusty, Star-forming Galaxies in the Epoch of Reionization
本研究基于Simba模型提出Cosmic Sands模拟套件，探讨了再电离时期大质量尘埃星系的形成机制，发现持续并合与气体吸积驱动了恒星质量和极端恒星形成率的增长，但其红外光度仍低于经典亚毫米星系。
2022-12-05 astro-ph.GA
AGN anisotropic radiative feedback set by black hole spin
研究了各向异性辐射对活动星系核辐射尘埃反馈的影响。由吸积盘产生的辐射图案由中心黑洞（BH）自旋决定。在这里，我们分析如何BH自旋引起的角度依赖性影响的动力学和能量的辐射压力驱动的外流，以及活动星系核遮蔽和BH吸积。此外，我们探讨了空间上变化的灰尘与气体的流出传播比的效果。我们得到了两个不同的趋势，高自旋和低自旋的对象，提供了一个直接的各向异性反馈和BH自旋之间的联系。在最大自旋的情况下，强大的准球形外流可以在大尺度上传播，在所有的倾斜角相当均匀的能量。相反，在零自旋的情况下，只有较弱的双极外流可以驱动极方向。因此，高BH自旋可以有效地清除来自大多数方向的遮蔽气体，而低BH自旋只能从极区清除尘埃气体，因此也决定了整个活动星系核的遮蔽几何形状。由于这种各向异性反馈，高BH自旋可以防止气体从大多数方向（除了赤道平面）吸积，而低BH自旋允许流入从更广泛的方向进行。这可能对早期宇宙中BH的增长具有重要意义。各向异性辐射尘埃反馈，统治的BH自旋，因此可能发挥重要作用，在塑造活动星系核的演化在宇宙时间。
2020-05-27 astro-ph.GA astro-ph.HE
Diagnosing deceivingly cold dusty galaxies at 3.5<z<6: a substantial population of compact starbursts with high infrared optical depths
利用NOEMA和ALMA的3 mm线扫描，我们通过固体探测[CI]（1-0）和CO跃迁，测量了6个新尘埃星系在3.5<z<4.2处的光谱红移。样品选自COSMOS和GOODS-North超退混星表，远红外测光红移z>6，基于已知亚毫米星系z=4- 6的模板红外光谱能量分布（SED）。尘埃SED分析解释了从看似冷的尘埃温度（Td）和陡峭的瑞利-金斯（RJ）的斜率，提供了额外的例子，冷尘埃星系的影响宇宙微波背景（CMB）的照片z高估。因此，我们研究的一般性质的放大样本的10个"冷”尘埃星系超过3.5<z<6。我们的结论是，这些星系表面看似寒冷，但实际上在其恒星爆发的核心是温暖的。几条证据支持这一假设：（1）光学薄模型的高红外表面密度和冷Td似乎违反了Stefan-Boltzmann定律;（2）光学薄尘埃团的气体质量与动力学和CI光度的估计不一致;（3）暗示的高恒星形成效率与冷Td相矛盾;（4）即使使用较低的光学厚度的尘埃团，也意味着高FIR光学深度。这项工作证实了在z>~4处存在着大量具有欺骗性的寒冷、致密的尘埃星暴星系，以及CMB对其RJ观测值的严重影响，为早期宇宙中光学厚尘埃的诊断铺平了道路。传统的气体质量估计的基础上RJ尘埃连续光度隐含假设一个光学薄的情况下，高估了气体质量的2- 3倍，平均在致密的尘埃恒星形成星系。
2023-03-23 astro-ph.CO astro-ph.GA
Schrodinger's Galaxy Candidate: Puzzlingly Luminous at $z\approx17$, or Dusty/Quenched at $z\approx5$?
$JWST$对$JWST$宇宙的第一次瞥见就产生了令人惊讶的大量发光星系候选者。在这里，我们介绍了这些系统中最极端的：CEERS-1749。根据$0.6-5μ$ m测光，这个明亮的（$\approx$ 26等）星系似乎位于$z\approx17$。这将使它成为一个$M_{\rm{UV}}\approx-22$，$M_{\rm{\star}}\approx5\times10^{9}M_{\rm{\odot}}$系统，在大爆炸后仅仅形成了一个$\sim220$亿年。这个星系及其类似物的隐含数密度挑战了几乎所有假设$Λ$ CDM宇宙学的早期星系演化模型。然而，有强有力的环境证据支持$z\approx5$的二次红移解：在$<2.5$“附近的三个星系的光度红移都是$z\approx5$。此外，我们表明，CEERS-1749可能位于一个$z\approx5$原星团是$\gtrsim5\times$ overdense相比，该领域。在$z\approx5$的强线发射来自一个静止的星系，其中包含电离气体，或来自一个尘埃星暴，可以提供令人满意的解释CEERS-1749的测光。$z\approx5$的发射谱线共同增强了$>2μ$ m测光，产生了明显的蓝色斜率以及SED中的强烈断裂。这样一个完美的伪装污染物是可能的，只有在一个狭窄的红移窗口（$Δz\lesssim0.1$），这意味着允许的体积为这样的闯…
2022-08-04 astro-ph.GA
Accelerated growth of seed black holes by dust in the early universe
我们探讨了早期宇宙中尘埃对种子黑洞（BH）生长的影响。以前的一维辐射流体动力学（RHD）模拟表明，增加对尘埃的辐射压力进一步抑制吸积率比化学原始气体的情况下。利用Enzo + Moray程序，我们对尘埃星际介质中黑洞的吸积过程进行了三维RHD模拟。我们使用修改后的Grackle冷却库考虑尘埃物理在其非平衡化学。BH经历了一个早期的进化阶段，电离BH辐射在吸积和反馈之间循环时产生了一个振荡的HII区域。随着模拟的进行，稠密的冷气体在电离区域外聚集，在那里中性介质的流入与辐射压力驱动的流出相遇。在后期阶段，高密度的气体流发展并打破电离区域的准球形对称性，迅速提高吸积速率。晚期的特征是强电离流出和高密度气体流入共存。平均吸积率随着金属丰度的增加而增加，在Z $\sim$ 0.01 - 0.1 $\,Z_\odot$处达到峰值，比原始气体高一个数量级。然而，当金属丰度接近太阳丰度时，平均吸积速率会下降，因为辐射压力变得足够强，足以驱逐高密度气体。我们的研究结果表明，一个充满灰尘的金属贫ISM可以加速宇宙早期的BH的增长速度，然而，可以stunt其增长的ISM是进一步丰富的太阳丰度。
2022-01-17 astro-ph.CO astro-ph.GA
Super-Eddington accretion of dusty gas onto seed black holes: metallicity-dependent efficiency of mass growth
超爱丁顿吸积到中间种子黑洞上是早期宇宙中超过$10^9~M_\odot$的超大质量黑洞的一种可能形成方式。在这里，我们调查如何快速吸积可能发生的气体和尘埃中含有有限数量的重元素。在我们的一维辐射流体动力学模拟中，辐射转移解决了吸积盘发出的直接紫外光和尘埃颗粒热发射的漫射红外光。我们的结果表明，由红外光辐射力引起的强烈反馈调节质量吸积。金属丰度越高，吸积速率越低，并存在一个临界金属丰度$Z \sim 10^{-2}~Z_\odot$，在此临界金属丰度以上，红外光的辐射压阻止了超爱丁顿吸积。考虑到这一点，我们研究是否尘埃超爱丁顿吸积发生在年轻星系使用一个简单的模型。我们表明，足够数量的星系在$z \gtrsim 10$可以这样的潜在网站，如果黑洞吸积冷稠密气体与$T \sim 10^2$ K，近似的热平衡值在$Z = 10^{-2}~Z_\odot$。我们认为BH通过快速吸积生长的效率取决于金属丰度，并且金属丰度略低于$10^{-2}~Z_\odot$为最有效的生长提供了机会。
2019-07-09 astro-ph.GA
The formation of dusty cold gas filaments from galaxy cluster simulations
星系团是宇宙中质量最大的坍缩结构，其势阱中充满了炽热的、能发射X射线的团内介质。然而，观测显示，相当数量的星团（所谓的冷核星团）在其中心也包含大量的冷气，其中一些是以空间延伸的细丝的形式，跨越数十千秒差距的尺度。这些发现提出了关于冷气体起源的问题，以及它与中央活动星系核（AGN）的关系，AGN的反馈已被确定为此类星系团中普遍存在的特征。在这里，我们报告了一个星系团中活动星系核反馈的辐射流体动力学模拟，其中冷丝的形式从温暖的，活动星系核驱动的流出与温度之间的$10^4$和$10^7$ K，因为他们在集群核心上升。我们的分析揭示了一种新的机制，通过辐射冷却和冲压压力的结合，自然促进流出的冷却时间比上升时间短，从而产生空间延伸的冷气体细丝。我们的结果强烈地表明，在星系团中冷气体的形成和活动星系核的反馈是密不可分的，并揭示了活动星系核的反馈如何耦合到团内介质。
2021-07-23 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Evolution of grain size distribution in high-redshift dusty quasars: Integrating large amounts of dust and unusual extinction curves
大量的尘埃和高红移类星体（z > 4）中不寻常的消光曲线的发现给早期宇宙尘埃的起源和性质带来了挑战性的问题。本文基于考虑颗粒尺寸分布的尘埃演化模型，研究了高Z类星体中尘埃含量和消光曲线的演化。首先，我们表明，牛奶路消光曲线是复制通过引入一个中等分数（~0.2）的致密的分子云相的星际介质的石墨-硅酸盐尘埃模型。然后，我们表明，在高z类星体中的消光曲线可以通过采取更高的分子云分数（>0.5）来解释，这导致更有效的晶粒生长和凝聚，并通过假设无定形碳而不是石墨。高Z类星体宿主中的大量尘埃含量也被发现是尘埃增长增强的自然结果。这些结果表明，分子云中的颗粒生长和凝聚是增加尘埃质量和改变星系中尘埃尺寸分布的关键过程，并且与不同的尘埃成分一起，可以有助于形成消光曲线。
2014-10-29 astro-ph.GA
ALMA observations of atomic carbon in z~4 dusty star-forming galaxies
本文介绍了南极望远镜对13个强透镜尘埃恒星形成星系的ALMA [CI]（$1-0$）（静止频率492 GHz）观测结果。我们比较这些新的数据与现有的[CI]观测文献，允许研究的ISM性质的$\sim 30$极端尘埃恒星形成星系跨越红移范围$2 < z < 5$。用[CI]线作为分子ISM的示踪线，我们发现SPT-DSFG的平均分子气体质量为$6.6 \times 10^{10}$ M $_{\odot}$ .这与通过低$J$ $^{12}$ CO和尘埃质量导出的气体质量存在矛盾;使估计值一致需要（a）对于我们的$α_{\rm CO} \sim 2.5$样品和气尘比$\sim200$，提高CO到H的$_2$转换因子，或者（b）高碳丰度$X_{\rm CI} \sim 7\times10^{-5}$。使用一系列额外的原子和分子线（包括[CI]，[CII]和CO的多个跃迁）的观察，我们使用现代光解区域代码（3D-PDR）来评估我们样品中DSFG的ISM内的物理条件（包括密度，UV辐射场强和气体温度）。我们发现，我们的DSFG内的ISM的特点是致密的气体透过强紫外线场。我们注意到，以前在DSFG中对PDR区域的研究可能大大低估了ISM的密度。结合起来，我们的分析表明，在高红移的极端尘埃星暴的ISM由致密的，富碳的气体不直接可比的ISM的星暴在当地的宇宙。
2016-12-13 astro-ph.GA
Introducing the ASSESS project: Episodic Mass Loss in Evolved Massive Stars -- Key to Understanding the Explosive Early Universe
ASSESS项目通过多波段巡天和机器学习方法研究邻近星系中约1000颗演化大质量恒星，旨在确定偶发性质量损失是否为主导过程并量化其随金属丰度的变化规律，为理解早期宇宙提供关键约束。
2023-08-09 astro-ph.GA astro-ph.SR
An Analysis of ALMA Deep Fields and the Perceived Dearth of High-z Galaxies
来自ALMA的1.1- 1.3毫米的深空光束巡天发现了一个明显缺乏高红移尘埃星系的地方，现有的红移分布在$z\sim1.5-2.5$附近达到峰值。这导致了人们对$z>4$缺乏尘埃系统的看法，并根据一些模型得出结论，早期宇宙相对来说是缺乏尘埃的。本文在分析了现有文献的基础上，我们将Casey等人（2018年）描述的向后演化星系模型扩展到ALMA体系（在深度和面积上），并确定ALMA深场巡天测量的计数和红移分布与在$z<2.5$的红外光度函数（IRLF）的约束完全一致，该约束是由在更大的角尺度上进行的单碟亚毫米和毫米巡天确定的（$\sim1-10$度$^{2}$）。我们发现，测量的1.1- 1.3毫米的数计数是最限制的测量在$z<2.5$，而不是在$z>4$的尘埃星系的流行的IRLF的暗端斜率。最近的研究表明，在$z>4$的紫外线选择星系可能是特别的灰尘穷人，但我们发现他们的毫米波发射不能排除与卡尔泽蒂尘埃衰减规律的一致性，即使假设相对典型的，冷尘埃（$T_{\rm dust}\approx30\,$ K）SEDs。我们的模型表明，ALMA深场的设计需要大量的修改，以限制$z>4$早期宇宙遮蔽的星爆的流行。最有前途的途径，这种早期的尘埃星系的检测和表征将来自未来的ALMA 2毫米空白领域的调查，覆盖几百弧分$^{2}$和现有的和未来的双重用途的3毫米数据集的组合。
2018-06-14 astro-ph.CO astro-ph.GA
Upper limit on HF(1-0) absorption in a dusty star-forming galaxy at $z = 6$: Constraints on early fluorine enrichment
Institute of Astronomy, Graduate School of Science, The University of Tokyo（东京大学理学研究科天体物理学研究所）；Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe (WPI), The University of Tokyo Institutes for Advanced Study, The University of Tokyo（东京大学前沿研究院宇宙物理与数学研究所（WPI）卡弗里研究所）；Centre for Astrophysics Research, Department of Physics, Astronomy and Mathematics, University of Hertfordshire（赫特福德大学物理、天文与数学系天体物理学研究中心）；Research Center for the Early Universe, Graduate School of Science, The University of Tokyo（东京大学理学研究科早期宇宙研究中心）；Faculty of Engineering, Hokkai-Gakuen University（北海道学园大学工学部）；Research Center for Physics and Mathematics, Osaka Electro-Communication University（大阪电通大学理数研究中心）；Institute for Advanced Research, Nagoya University（名古屋大学高等研究院）
研究通过观测z=6星系的HF吸收，限制了早期氟元素富集，发现其效率低下，并表明WR星可能未在该时期显著贡献氟生产。
2026-02-16 astro-ph.GA
Dusty Stellar Birth and Death in the Metal-Poor Galaxy NGC 6822
附近的贫金属（$\sim$ 500 kpc）（[Fe/H] $\approx$ -1.2; $Z$ $\approx$ 30% $Z_{\odot}$）恒星形成星系NGC 6822的金属丰度与恒星形成高峰期的系统相似。通过对尘埃和产生尘埃的恒星的识别和研究，它是一个有用的实验室，可以揭示早期宇宙中的尘埃生命周期。我们提出了一个目录的来源相结合的近红外和中红外测光从英国红外望远镜（UKIRT; $J$，$H$，和$K$）和$Spitzer$ $Space$ $Telescope$（IRAC 3.6，4.5，5.8，和8.0 $μ$米和MIPS 24 $μ$米）。这个星表是用来识别NGC 6822中的尘埃和演化恒星，利用三个颜色星等图（CMD）。诊断CMD覆盖的波长范围跨越近红外和中红外，我们开发的颜色削减核密度估计（KDE）技术，以确定产生尘埃的演化恒星，包括红超巨星（RSG）和热脉冲渐近巨星分支（TP-AGB）恒星候选人。总的来说，我们报告了1，292个RSG候选者，1，050个富氧AGB恒星候选者和560个富碳AGB恒星候选者，对NGC 6822有很高的信心。我们对AGB恒星的分析表明，有一个强大的人口居住在星系的中央恒星棒，测量的全球恒星金属丰度[Fe/H] = -1.286 $\pm$ 0.095，与以前的研究一致。此外，我们还确定了277个年轻恒星天体（YSO）候选者。在一…
2020-02-27 astro-ph.GA
Ubiquitous Molecular Outflows in z > 4 Massive, Dusty Galaxies I. Sample Overview and Clumpy Structure in Molecular Outflows on 500pc Scales
大规模星系尺度的气体外流是调节整个宇宙星系生长和演化的最常见机制之一。虽然流出的气体跨越了很大的温度和密度范围，但冷分子相特别令人感兴趣，因为分子流出可能能够通过移除恒星形成气体来抑制星系中的恒星形成。我们已经进行了第一次调查的分子流出z > 4，目标是11个强透镜尘埃，恒星形成星系（DSFG）与高分辨率阿塔卡马大毫米阵列（ALMA）观测OH 119微米吸收作为流出示踪剂。在这第一篇论文中，我们概述了调查，重点是检测率和结构的分子外流。我们在8/11（73%）的星系中发现了外流的明确证据，是z > 4时已知数量的三倍多。这意味着z > 4 DSFG中的分子风必须具有接近1的发生率和大的张开角才能在吸收中被检测到。透镜重建显示，500 pc规模的cluerous结构的外流是常见的。单个团块不能直接分辨，但从光学深度参数来看，我们预计未来的观测将需要50- 200 pc的空间分辨率。我们没有检测到高速[CII]翅膀在任何来源与明确的OH流出，表明[CII]是不是一个可靠的示踪剂的分子流出。我们的研究结果代表了在人口水平上表征z > 4的分子外流的第一步，表明大规模外流在早期的大质量尘埃星系中无处不在。
2020-10-23 astro-ph.GA
PRUSSIC I - a JVLA survey of HCN/HCO+/HNC (1-0) emission in z$\sim$3 dusty galaxies: Low dense-gas fractions in high-redshift star-forming galaxies
红移z $\geq$ 1的尘埃恒星形成星系（DSFG）是宇宙中最活跃的恒星形成星系之一。然而，它们的致密（$\geq$ 1 - 0 $^5$ cm $^{-3}$）气相-通常由HCN（1-0）示踪-仍然几乎完全未被探索：迄今为止在HCN（1-0）中仅检测到两种DSFG。我们给出了在z = 2.5 - 3.3的六个强透镜DSFG中HCN，HCO+和HNC（1-0）的J=1-0跃迁的JVLA调查结果，有效地使DSFG的数量增加了一倍，并对这些线进行了深入的观察。我们在一个源（J1202+5354，4.4 $σ$）中检测到HCN（1-0）发射，在另一个源（J1609+6045，3.3 $σ$）中检测到HCO+（1-0）发射。光谱叠加产生HCN/FIR（$\leq$ 3.6 $\times$ 1 - 0 $^{-4}$）和HCN/CO（1-0）比（$\leq$ 0.045）的严格上限。推断的HCN/FIR比率（恒星形成效率的代理）与z $\sim$ 0 FIR发光的星暴一致。然而，HCN/CO比率-致密气体部分的代理-是比前两次DSFG检测所建议的低几个因素。我们的研究结果表明，大多数DSFG具有低密度气体分数。与Krumholz & Thompson（2007）的恒星形成星系模型比较，DSFG中的气体密度较低（$\approx$ 10 $^2$ cm $^{-3}$），类似于“正常”的恒…
2022-08-23 astro-ph.GA
Tracing black hole accretion with SED decomposition and IR lines: from local galaxies to the high-z Universe
通过对Seyfert星系12- $μ$ m样本（12 MGS）进行详细的宽谱能量分布（SED）分解，包括恒星的辐射、恒星形成加热的尘埃和可能的活动星系核尘埃环，给出了活动星系核吸积和恒星形成光度的新估计.由于从X射线到亚毫米的数据的可用性，我们限制和测试的恒星，活动星系核和恒星形成的组成部分的SED的贡献。Spitzer-IRS低分辨率中红外（中红外）光谱的可用性是至关重要的，以限制在其峰值波长的尘埃环分量。SED拟合的结果也测试对其他波段的可用信息：重建AGN的热光度相比，来自X射线和高激发红外线跟踪AGN活动，如[Ne V]和[O IV]。由于恒星形成（SF）的红外光度和活动星系核的内禀热光度被证明是强烈相关的红外线光度。研究了这些关系随活动星系核分数的变化，发现这些关系的色散主要是由于星系内活动星系核的相对贡献不同。通过最近的Herschel星系演化结果，我们将这些线和SF或AGN光度之间的局部关系外推到更高的红移，然后获得中红外和远红外线光度函数，用于估计我们期望在未来的红外设施（例如，JWST，SPICA）。
2016-03-09 astro-ph.GA
Star formation traced by optical and millimeter hydrogen recombination lines and free-free emissions in the dusty merging galaxy NGC 3256 -- MUSE/VLT and ALMA synergy
星系-星系合并和随后引发的星暴活动是与星系形态转变和宇宙历史上恒星形成演变有关的基本过程。核和盘宽的恒星爆发都被认为发生在合并过程中。然而，量化核和盘宽的恒星形成活动是不平凡的，因为在最活跃的合并星暴星系中，核星暴是尘埃。本文提出了一种新的方法来解决这个问题：结合氢复合线在光学，毫米，自由-自由发射。以NGC~3256为例，利用欧洲南方天文台甚大望远镜（MUSE/VLT）的多单元光谱探测器和阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列（ALMA）研究了H $β$、H 40 $α$和自由-自由辐射。由MUSE获得的H $β$图像识别出了核区域之外的恒星形成区域，这表明了盘状星爆。相比之下，ALMA获得的H40 $α$图像识别了一个核星爆，其中由于尘埃消光（$A_{\rm V}\sim25$），光学线未被检测到。结合MUSE和ALMA的观测结果，我们得出结论：总的SFR为$49\pm2~M_{\odot}$ ~ $^{-1}$，来自核爆发和盘状星爆的贡献分别为$\sim34~\%$和$\sim66~\%$。这表明在NGC~3256中以盘状恒星形成为主。此外，对盘状恒星形成区域的逐像素分析表明，激波气体示踪剂（例如，CH $_3$ OH）在气体耗尽时间（$τ_{\rm gas}$ = $M_{\rm gas}/SFR$）长的地方增强。这可能意味着合并引起的冲击调节整个盘的恒星形成活动。
2020-04-13 astro-ph.GA
ADF22-WEB: ALMA and JWST (sub)kpc-scale views of dusty star-forming galaxies in a $z\approx$3 proto-cluster
本文利用ALMA和JWST高分辨率图像分析z≈3原星系团中九个尘埃恒星形成星系的形态，发现其以盘状为主并含致密核心，揭示形态-密度关系的早期形成阶段。
2025-02-03 astro-ph.GA
The Massive Ancient Galaxies At $z>3$ NEar-infrared (MAGAZ3NE) Survey: Confirmation of Extremely Rapid Star-Formation and Quenching Timescales for Massive Galaxies in the Early Universe
作为MAGAZ 3 NE巡天的一部分，我们利用Keck/MOSFIRE从XMM-VIDEO和COSMOS-UltraVISTA场对16个恒星质量log（M_star/M_sun）> 11、红移z > 3的光度测量选定的星系样本进行了近红外光谱确认。其中八个超大质量星系（UMG）的特定恒星形成率（sSFR）< 0.03 Gyr-1，发射线可以忽略不计。另外七个UMG的发射线与活动星系核和/或恒星形成一致，只有一个UMG的sSFR > 1 Gyr-1。这些星系的恒星形成历史模型描述了大部分恒星在4 < z <6附近的数百万年的剧烈爆发中形成的系统，在此期间每年形成数百到数千个太阳质量。这些在观测前小于1Gyr的形成年龄与由Dn（4000）和EW 0（Hδ）测量得到的年龄一致。在这些爆发的恒星形成期之后，通常在观测前不到3.5亿年的时间内发生快速猝灭，导致一半样本的恒星爆发后SED和光谱。快速形成的时间尺度与ALMA在4 < z < 7尘埃星爆中观察到的极端恒星形成率一致，这表明这些尘埃星系是这些UMG的祖先。虽然在以前的研究中已经提出了这样的形成历史，但这里介绍的大样本提供了最令人信服的证据，即在快速淬火之后的蓬勃恒星形成几乎可以肯定是早期宇宙中高质量星系的常态。这里提出的UMG被选择为比Ks = 21.7更亮，这引起了一种有趣的可能性，即即使是（更暗的）更老的静止UMG也可能存在于这…
2020-09-15 astro-ph.GA
High resolution spectral imaging of CO(7-6), [CI](2-1) and continuum of three high-z lensed dusty star-forming galaxies using ALMA
高红移尘埃恒星形成星系具有非常高的恒星形成率（500 - 3000 M $_{\odot}$ yr $^{-1}$）是理解早期宇宙中最极端星系形成的关键。对这些系统的天然气储集层进行表征可以揭示高星形成背后的驱动因素。利用高J CO谱线、中性碳谱线和尘埃连续谱等分子气体示踪剂，我们可以估算星际介质中的气体密度和辐射场强度。本文利用阿塔卡玛大型毫米/亚毫米波阵对SPT-SMG的3个透镜星系进行了高分辨率（$\sim$ 0.4 $^{\prime\prime}$）的CO（7-6），[CI]（2-1）和尘埃连续谱的观测。我们的源有很高的内在恒星形成率（$>$ 850 M $_{\odot}$ yr $^{-1}$）和相当短的耗尽时间尺度（$<$ 100 Myr）。基于L $_{[\rm CI](2-1)}$ /L $_{\rm CO(7-6)}$和L $_{[\rm CI](2-1)}$ /L $_{\rm IR}$的比值，我们的星系样本与其他亚毫米星系相比具有相似的辐射场强度和气体密度。我们对这些物体进行基于相似性的透镜建模，以重建源平面中的运动学。我们发现，冷气体质量的来源是兼容的简单的动力学质量估计使用ULIRG的CO-H $_2$转换因子$α_{\rm CO}$的值，但不是银河系一样的值。我们在我们的样本中发现了不同的源运动学：SPT 0103 -45和SPT 2147 -50可…
2022-03-15 astro-ph.GA
The dusty, albeit ultraviolet bright infancy of galaxies
最大的星系在宇宙还年轻的时候就获得了它们的质量。冷流猛烈地为这些年轻的星系提供了大量的新鲜气体，导致了非常有效的恒星形成。利用一个很好的解决星系形成的流体动力学模拟，我们证明，这些庞大的星系已经在大爆炸后几十亿年的地方。相反，当地的恒星形成星系，尘埃重新发射出大部分的恒星紫外线（UV）光在红外和亚毫米波长，我们的自洽模型的尘埃消光预测，相当大一部分的紫外光子应该逃离原始星系。这样一个模型使我们能够可靠地计算高红移物体的数量作为光度的函数，并产生紫外线光度与现有最深观测调查中测量到的光度密切匹配的星系。考虑到我们公认的星际介质（ISM）物理学模型仍然很简单，这个协议是非常好的。假设宇宙学参数被设置为它们目前所喜欢的值，则在整个红移范围从4到7内，虚紫外发光星系的光度函数（LF）与现有的数据相一致。尽管它们在短波长下有相当多的发射，我们预计，未来的亚毫米级设施（如ALMA）将探测到最亮紫外星系的对应物
2009-12-02 astro-ph.CO astro-ph.GA
A dusty compact object bridging galaxies and quasars at cosmic dawn
自从大爆炸后7亿年发现发光类星体以来，理解超大质量黑洞在早期宇宙中是如何形成和成长的已经成为一个重大挑战。模拟显示了一个由尘埃变红的类星体的演化序列，这些类星体从严重的尘埃遮蔽的星爆中出现，然后通过排出气体和尘埃过渡到不遮蔽的发光类星体。虽然最后一个相位已经被确定为红移7.6，但由于它们在光学和近红外波长处的微弱性，在类似的红移处还没有发现过渡类星体。在这里，我们报告了一个紫外致密天体GNz 7 q的观测结果，它与一个红移为z=7.1899+/-0.0005的尘埃星爆有关。主星系在尘埃排放方面比这个时期任何其他已知的天体都要明亮，在480秒差距的中心半径内每年形成1，600个太阳质量的恒星。在深，高分辨率成像和无狭缝光谱中确定远紫外线中的红色点源。GNz 7 q在X射线中非常微弱，这表明在尘埃星暴核心处出现了一个独特的紫外致密恒星形成区或康普顿厚度的超爱丁顿黑洞吸积盘。在后一种情况下，观测到的性质与宇宙学模拟的预测一致，并表明GNz 7 q是后来时期未被遮蔽的发光类星体的前因。
2022-04-13 astro-ph.CO astro-ph.GA
Dust formation in AGN winds
对活动星系核（AGN）的红外观测揭示了由AGN统一引起的假定的尘埃环核“环面”的辐射，该环面被来自中心吸积黑洞（BH）的辐射加热。在活动星系核光谱中观测到的强9.7和18微米硅酸盐特征，无论是在发射还是吸收方面，都进一步表明了这种尘埃环境的存在。本文详细计算了活动星系核吸积盘风中硅酸盐尘埃形成的化学过程。这里考虑的风是磁流体动力学（MHD）风驱动的整个吸积盘域，从BH附近的BH影响的半径，1到100 pc的顺序取决于居民BH的质量。我们的研究结果表明，这些风提供了有利于形成大量尘埃的条件，特别是对于接近爱丁顿极限的物体，使AGN成为宇宙中尘埃的重要来源，特别是对于发光类星体。我们的模型证明了r对风中尘埃颗粒有效形成和存活的幂-1密度定律的重要性。尘埃产生率与中心BH的质量成线性关系，并随无量纲质量吸积率在2 ~ 2.5之间呈幂指数律变化。稠密的尘埃气体的分布类似于一个环形的形状，具有高的柱密度和光学深度沿赤道的视角，在协议的活动星系核统一图片。
2019-09-23 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
SILVERRUSH. VIII. Spectroscopic Identifications of Early Large Scale Structures with Protoclusters Over 200 Mpc at z~6-7: Strong Associations of Dusty Star-Forming Galaxies
我们已经获得了三维地图的宇宙在$\sim200\times200\times80$共动的Mpc $^3$（cMpc $^3$）体积分别在$z=5.7$和$6.6$的基础上，光谱样本的179个星系，实现$\gtrsim80$ \%的完整性下降到Ly $α$光度的$\log(L_{\rm Lyα}/[\mathrm{erg\ s^{-1}}])=43.0$，根据我们的凯克和双子座的观测和文献。这些地图显示了巨大的结构和两个显著的高密度星系，分别由至少44个和12个星系组成，分别位于$z=5.692$（z57 OD）和$z=6.585$（z66 OD），使z66 OD成为迄今为止光谱证实的最遥远的高密度星系。我们比较了亚毫米星系在$z\simeq 4-6$与我们的$z=5.7$星系形成的大尺度结构的空间分布，并检测到的$99.97\%$信号的交叉相关，表明一个明确的巧合尘埃恒星形成星系和尘埃清晰的星系形成在这个早期的时代。在z57 OD和z66 OD中的星系正在活跃地形成恒星，其恒星形成率（SFR）比主序星高$\gtrsim5$倍，特别是z57 OD中的SFR密度比宇宙平均值高10倍（也称为红移）。Madau-Lilly情节）。与数值模拟的比较表明，z57 OD和z66 OD是原星系团，是今天的星系团的祖先与晕质量的$\sim10^{14}\ \mathrm{M_\odot}$。
2019-06-24 astro-ph.GA
Crimson Behemoth: a Massive Clumpy Structure Hosting a Dusty AGN at $z=4.91$
本文利用JWST观测红移4.91的X射线AGN CID-931，发现其红色核心周围环绕至少八个大质量恒星形成团块，揭示气体流入或并合事件可能同时触发团块形成与AGN活动，从而驱动大质量星系的快速形成。
2024-09-30 astro-ph.GA
First Light And Reionisation Epoch Simulations (FLARES) III: The properties of massive dusty galaxies at cosmic dawn
利用第一光和再电离时期模拟（\textsc{Flares}），我们探讨了在$z\in[5,10]$的大质量高红移星系的尘埃驱动的性质。利用辐射传输程序\textsc{skirt}对星系样品进行后处理，得到了全谱能量分布。我们探讨由此产生的光度函数，IRX- $β$关系，以及光度加权尘埃温度的再电离时代（EoR）。我们发现，我们的大部分结果与目前的观测结果一致，但低估了明亮的红外星系的数量密度，这是非常偏向于最密集的区域。我们看到，\textsc{Flares} IRX- $β$关系（对于$5\le z\le8$）主要遵循局部星爆关系。IRX随恒星质量的增加而增加，在高质量端（$\sim10^{10}$ M $_{\odot}$）处趋于稳定，并且在红移的中值归一化中没有显示出任何演化。我们还看的依赖性的峰值尘埃温度（$T_{\mathrm{peak}}$）的各种星系的属性，包括恒星质量，红外光度和sSFR，找到的相关性是最强的sSFR。亮度加权的尘埃温度增加向更高的红移，与斜率的$T_{\mathrm{peak}}$红移关系显示出更高的斜率比较低的红移关系从以前的观测和理论工作。与其他模拟相比，\textsc{Flares}的结果能够提供更好的高红移星系的统计样本，为高红移宇宙提供了一个独特的有利位置。
2022-03-10 astro-ph.GA
Little Red Dots: Rapidly Growing Black Holes Reddened by Extended Dusty Flows
本文提出小红点是嵌入延展尘埃流中的被红化活动星系核，通过构建从紫外到红外的SED模型，解释其独特的V形光谱和红外平坦化特征，并揭示其与早期星系核内流外流共存及高红移宇宙的关联。
2025-02-05 astro-ph.GA
DUSTiER (DUST in the Epoch of Reionization): dusty galaxies in cosmological radiation-hydrodynamical simulations of the Epoch of Reionization with RAMSES-CUDATON
近年来，星际尘埃已成为高红移宇宙和甚高红移宇宙研究中的一个重要课题。证据表明，在再电离时期，大质量恒星形成星系中已经存在高尘埃质量，可能影响电离光子逃逸到星系际介质中。此外，正确估计紫外波长处的尘埃消光对于精确的紫外光度函数（UVLF）预测和解释至关重要。本文研究了尘埃对高红移星系观测性质的影响，以及宇宙再电离。为此，我们耦合的物理模型尘埃生产的完全耦合的辐射流体动力学宇宙学模拟代码RAMSES-CUDATON，并执行$16^3$，$2048^3$，模拟，我们称之为DUSTiER的尘埃在再电离时代。它产生的星系与尘埃质量和紫外线斜率兼容的限制在z $\geq 5$。我们发现，消光对UVLF的亮端有着巨大的影响，甚至早在$\rm z=8$，我们的尘埃UVLF比无尘UVLF更符合观测。在$\rm z=5$中，被遮蔽的恒星形成的比例上升到45%，与ALMA的一些最新结果一致。最后，我们发现尘埃减少了质量比$10^{10} M_\odot$（比$\approx -18$ MAB 1600亮）大的星系的电离光子逃逸> 10%，对于我们最大的星系可能高达80-90%。然而，我们发现电离逃逸分数首先是由星系中的中性氢决定的，因为后者产生的传输比单独通过尘埃小100倍。
2023-01-09 astro-ph.CO astro-ph.GA
RUBIES: JWST/NIRSpec resolves evolutionary phases of dusty star-forming galaxies at $z\sim2$
基于RUBIES的JWST/NIRSpec观测，研究了$z\sim2.3-2.7$的四个ALMA探测到的尘埃星系形成星系，发现其光谱揭示出异质的恒星形成特性与演化阶段，并利用多条谱线推导了其光学衰减曲线。
2024-10-10 astro-ph.GA
In pursuit of giants: II. Evolution of dusty quiescent galaxies over the last six billion years from the hCOSMOS survey
本研究基于hCOSMOS巡天的548个中等红移宁静星系样本，分析尘埃相关性质与演化规律，发现淬灭后尘埃演化非单调，持续尘埃产生普遍存在，部分星系存在外部尘埃获取。
2023-04-12 astro-ph.GA
The origin of dust in galaxies across cosmic time
我们研究了星系中的尘埃演化，通过实施一个详细的尘埃处方的SAGE半解析模型的星系形成。这个新的模型被称为Dusty SAGE，遵循II型超新星和渐近巨星分支（AGB）恒星喷出物中的尘埃凝结，致密分子云中的颗粒生长，超新星冲击的破坏，以及通过恒星形成，再加热，流入和流出从ISM中去除尘埃。我们的模型成功地再现了观测到的尘埃质量函数在红移z = 0和观测到的尺度关系的尘埃在很宽的红移范围。我们发现，目前宇宙中的尘埃质量含量主要是通过星际介质（ISM）中的晶粒生长产生的。相比之下，在早期宇宙中，尘埃的主要产生机制是恒星喷出物的凝结。粉尘主要产生通道的变化是粉尘-气体（DTG）和粉尘-金属（DTM）比值标度关系的特征。在星系中的晶粒生长占主导地位，我们发现DTG和DTM比率与金属丰度和恒星质量呈正相关。另一方面，在星系的尘埃主要是通过冷凝，我们发现负或没有相关性DTM和DTG比率与金属丰度或恒星质量。与环星系介质（CGM）比ISM包含更多尘埃的观测结果一致，我们的模型在z < 4时也显示出相同的趋势。我们的半分析模型可在https：//github.com/dptriani/dusty-sage上公开获得。
2020-02-13 astro-ph.GA
H-ATLAS/GAMA and HeViCS - Dusty Early-Type Galaxies in Different Environments
赫歇尔空间天文台对河外尘埃的研究产生了巨大的影响。具体来说，早期型星系（ETG）一直是几项研究的重点。在本文中，我们结合了两个赫歇尔研究的结果-一个室女星系团研究HeViCS和一个更广泛的，低红移的H-ATLAS/GAMA研究-和对比的灰尘和相关的性质相似的质量星系。这种比较的动机是在早期星系的多个赫歇尔研究之间表现出的结果的差异。一致的修改后的黑体衍生的尘埃质量进行了比较，揭示了两个样品之间的尘埃质量和尘埃-恒星质量比的强烈差异。特别是，HeViCS样品缺乏大量的ETG，其比尘含量与H-ATLAS中发现的一样高。这很可能与两个样本的环境差异有关。我们以一致的方式计算最近邻环境密度，表明H-ATLAS ETG占据局部宇宙的稀疏区域，而HeViCS ETG占据密集区域。这也适用于未被赫歇尔检测到但在Virgo和GAMA母体样品中的ETG。光谱能量分布拟合全色数据。从这些我们发现，在H-ATLAS的特定的恒星形成率ε与恒星质量和达到的值一样高，在我们的银河系。另一方面，HeViCS ETG似乎几乎没有恒星形成。根据这里发现的趋势，H-ATLAS ETG被认为比HeViCS ETG有更长的恒星形成历史和更年轻的恒星星族。
2015-05-26 astro-ph.GA
SUNRISE: The rich molecular inventory of high-redshift dusty galaxies revealed by broadband spectral line surveys
本研究通过NOEMA对两个高红移尘埃星系开展3毫米深度谱线巡天，探测到数十条发射线，揭示二者星际介质物理化学性质的差异，并发现宇宙线是调控早期星系分子丰度与恒星形成初始条件的关键。
2023-10-22 astro-ph.GA
A dynamically cold disk galaxy in the early Universe
早期宇宙的极端天体物理过程和条件预计会导致年轻星系的动态不同于今天观察到的。这是因为与星系合并和超新星爆炸相关的强烈效应会导致大多数年轻的恒星形成星系动态地热，混乱和强烈不稳定。在这里，我们报告存在一个动态冷，但高度恒星形成，在一个星系的红移（$z$）4.2，当宇宙只有14亿岁的旋转盘。星系SPT-S J 041839 -4751.9被$z = 0.263$的前景星系强烈引力透镜，它是一次典型的尘埃星暴，其全球恒星形成和尘埃特性与当前对其星系群的数值模拟和观测结果一致。空间分辨率约为60 pc的干涉成像揭示了$V/σ= 9.7\pm 0.4$的旋转与随机运动的比率，这至少是这个时代任何星系演化模型所预期的四倍，但与本地宇宙中螺旋星系的比率相似。我们推导出一个旋转曲线与附近的大质量螺旋星系的典型形状，这表明，至少有一些年轻的星系在动力学上类似于在本地宇宙中观察到的，只有微弱的极端物理过程的影响。
2020-09-02 astro-ph.CO astro-ph.GA
ALMA Imaging of Gas and Dust in a Galaxy Protocluster at Redshift 5.3: [CII] Emission in "Typical" Galaxies and Dusty Starbursts ~1 Billion Years after the Big Bang
我们报告的[CII]和OH的发射对与z=5.3亚毫米星系（SMG）AzTEC-3的星系原星团中心的干涉成像，使用阿塔卡马大（分）毫米阵列（ALMA）。我们检测到强大的[CII]，OH，和休息帧157.7微米连续发射向SMG。[CII]辐射分布在3.9 kpc的尺度上，意味着动力学质量为9.7 x 10^10 Msun，恒星形成率（SFR）表面密度为Sigma_SFR = 530 Msun/yr/kpc 2。这表明AzTEC-3在Sigma_SFR形成恒星，接近辐射压力支持盘的爱丁顿极限。我们发现，OH的排放是轻微的蓝移相对于[CII]线，这可能表明与恒星暴的峰值阶段的分子外流。我们还检测和动态解决[CII]发射超过7.5千秒差距的规模对一个三重莱曼break星系与中等UV为基础的SFR在原星系团在95千秒差距的投影距离SMG。这些星系在连续谱中没有被探测到，这表明远红外SFR <18-54 Msun/yr，与基于紫外线的估计22 Msun/yr一致。这些星系的光谱能量分布与附近的螺旋星系和星暴星系不一致，但与矮星系相似。这与对年轻恒星爆发的预期是一致的，没有明显的老年恒星星族。这表明这些星系是富含金属的，但没有严重的尘埃遮蔽，z>5的“正常”恒星形成星系，表明ALMA可以在非常早期的宇宙中检测到“典型”星系中的星际介质。
2014-10-17 astro-ph.CO astro-ph.GA
Widespread QSO-driven outflows in the early Universe
本文对ALMA在[CII] 158 μ m谱线上探测到的48个4.5<z<7.1的类星体进行了叠加分析，以研究宽[CII]翼追踪的大规模冷外流的存在和性质。我们揭示了非常广泛的[CII]翼跟踪的外流速度超过1000公里/秒的存在。我们发现，广泛的[CII]发射的光度增加LAGN，而它并不显着依赖于宿主星系的SFR，表明中央AGN是这些强大的，遥远的类星体的[CII]外流的主要驱动机制。从ALMA立方体的堆叠，我们得出一个平均流出的空间范围约3.5千秒差距。从整个样品堆推断的平均质量流出率为~ 100 Msun/年，而对于最明亮的系统，它增加到~200 Msun/年。相关联的外流动能功率约为0.1%的LAGN，而外流动量率约为LAGN/c或更低，这表明这些外流要么是由辐射压力驱动的尘埃云，或者，替代地，是由核风和能量守恒，但与ISM低耦合。我们讨论了反馈效应对早期宇宙星系演化的影响。
2019-07-17 astro-ph.CO astro-ph.GA
