A Giant Protocluster of Galaxies at Redshift 5.7
星系团是宇宙中最大的结构，为研究星系演化和宇宙学提供了理想的实验室。具有扩展X射线发射的团簇已经在红移达到z ~ 2.5处被发现。与此同时，人们对在更高的红移下寻找原星系团（星系团的祖先）的兴趣也越来越大。然而，在它们开始组装的早期找到最大的原星团是非常具有挑战性的。在这里，我们报告了一个巨大的星系团，红移z = 5.7，当宇宙只有10亿岁。这个原星系团占据了大约35 x35 x35立方的体积。它被嵌入一个更大的过密区域，其中至少有41个光谱证实的发光莱曼α发射星系（莱曼α发射星系，或LAEs），包括几个以前报道的LAEs。其LAE密度是z ~ 5.7处的平均密度的6.6倍。这是唯一一个在天空中四平方度的LAE调查。如此大的结构在目前的宇宙学模拟中也很少见。这个原星系团将坍缩成一个质量为（3.6+/-0.9）x 10^{15}太阳质量的星系团，与迄今已知的最大质量的星系团或原星系团相当。
2018-10-13 astro-ph.CO astro-ph.GA
Protocluster Discovery in Tomographic Ly$α$ Forest Flux Maps
我们提出了一种新的方法来寻找原星系团使用层析地图的Ly $α$森林通量。我们回顾我们的方法创建层析通量图，并讨论我们的新的高性能的实现，这使得大型重建计算可行。使用一个大的N体模拟，我们说明了原星系团如何创建大规模的流量递减，大约10 $h^{-1}$兆秒差距，以及我们如何使用这个信号来找到他们的流量地图。我们测试的性能，我们的原星系团发现的方法，通过运行它的理想，无噪声的地图和断层重建模拟调查，并比较晕目录。使用无噪声的地图，我们找到了约90%纯度的原团候选者，并恢复约75%的原团，形成大规模的集群（$> 3 \times 10^{14} \, h^{-1} M_{\odot}$）。我们构建类似于正在进行的COSMOS Lyman-Alpha映射和断层扫描观测（CLAMATO）调查的模拟调查。虽然现有数据的平均视线间隔为2.3 $h^{-1}$ Mpc，但我们测试了2 - 6 $h^{-1}$ Mpc的间隔，以了解我们的应用程序可以容忍的范围。使用重建的地图从小分离模拟调查，原星系团候选人的纯度和完整性是非常接近的无噪声的情况下发现的。随着视线分离的增加，纯度和完整性降低，尽管它们仍然比我们最初预期的要高得多。我们扩展了我们的测试案例，模拟调查的平均间隔为15 $h^{-1}$ Mpc，这意味着再现高源密度地区的BOSS调查。我们发现，即使有这么大的视线分离，该方法仍然可以用来找…
2014-12-03 astro-ph.CO
Lyman Alpha line properties at $z \simeq 3.78$ and their environmental dependence: a case study around a massive proto-cluster
Ly $α$ -emitting galaxies（LAEs）在高红移宇宙中很容易被探测到，并且只要它们的观测性质不强烈依赖于环境，它们是早期大尺度结构的潜在有效示踪剂。本文研究了红移$z \simeq 3.78$的原星系团过密场中LAEs的亮度和等效宽度函数。利用大样本LAEs（许多光谱学证实），我们发现Ly $α$光度分布可以用Schechter（1976）函数和$\log(L^{\ast}/{\rm erg s^{-1}}) = 43.26^{+0.20}_{-0.22}$以及$\log(ϕ^{\ast}/{\rm Mpc^{-3}})=-3.40^{+0.03}_{-0.04}$和$α=-1.5$很好地表示。将等效宽度分布拟合为指数分布，我们发现比例因子为$ω=79^{+15}_{-15}$角度。我们还测量了Ly $α$光度和等效宽度函数使用的LAEs的子集内的原星团的dendronous核心，发现类似的值为$L^*$和$ω$。因此，尽管有一个平均密度超过2 $\times$的一般领域，在原星系团区域的Ly $α$光度函数和等效宽度分布的形状是可比的，在现场LAE人口在类似的红移的其他研究。虽然所观察到的赖氨酸$α$光度和等效宽度显示在这个LAE样品中的UV连续发光度的相关性，我们发现，这些可能是由于选择的偏见，并与样品内没有内在的相关性。这个原星系团的样本支持了在Ly $…
2021-08-12 astro-ph.CO astro-ph.GA
The youth of the intracluster medium. I. A non-parametric characterisation of the gas and electron number density profiles of $z \simeq 2$ protoclusters
Università di Bologna（博洛尼亚大学）；Istituto di Radioastronomia, INAF（意大利国家天体物理研究所射电天文研究所）；Universitäts-Sternwarte, Fakultät für Physik, Ludwig-Maximilians-Universität München（慕尼黑大学天体物理系）；Max-Planck-Institut für Astrophysik（马克斯·普朗克天体物理学研究所）；INAF - IASF Milano（意大利国家天体物理研究所米兰天体物理研究所）；INAF-Osservatorio Astrofisico di Arcetri（意大利国家天体物理研究所阿切特里天文台）；Université Paris-Saclay（巴黎萨克雷大学）；Université Paris Cité（巴黎西岱大学）
研究旨在对红移\(z = 2\)的原星系团内介质的气体质量和电子数密度分布进行非参数描述，并研究其与质量、动力学状态和中心活动的关系，通过分析模拟数据得出相关结果。
2026-10-28 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
The Chandra Deep Protocluster Survey: Point-Source Catalogs for a 400 ks Observation of the z = 3.09 Protocluster in SSA22
我们提出的X射线点源目录深400 KS钱德拉ACIS-I曝光的SSA 22字段。观测集中在一个z = 3.09的原星系团上，该原星系团由Lyman break星系（LBG）、Lyalpha发射体（LAEs）和扩展Lyalpha发射团（LABs）组成。该测量达到了0.5-2 keV和2-8 keV波段的极限（3个计数）灵敏度极限，分别为5.7 × 10^-17和3.0 × 10^-16尔格·cm^-2·s^-1。这些限制使SSA 22成为钱德拉迄今为止进行的第四次最深的河外巡天，也是唯一一次专注于已知的高红移结构。我们总共探测到了297个X射线点源，并在约330弧分^[2]的区域内发现了一个明显的明亮扩展X射线源。除了我们的X射线目录，我们还提供所有可用的光谱红移和近红外和中红外测光。我们的钱德拉源的基本X射线和红外特性表明各种源类型，虽然吸收的活动星系核（AGN）似乎占主导地位。总的来说，我们已经确定了12个X射线源（通过光学光谱红移或LAE选择），z =3.06-3.12，可能与SSA 22原星团有关。这些源具有X射线和多波长特性，表明它们是由活动星系核提供能量的，其亮度范围为0.5-8 keV，亮度范围为10^43-10^45尔格·秒^-1。我们分析了原星系团中活动星系核所占的比例与局部LAE源密度的关系，发现了活动星系核所占比例与局部LAE源密度之间存在相关性的证据（在96%…
2009-07-24 astro-ph.CO
The birth of the intracluster medium: the evolution of multiphase gas and Lyman-$α$ haloes in a simulated $z\sim3$ protocluster
University of Nottingham（诺丁汉大学）；The University of Texas at Dallas（德克萨斯大学达拉斯分校）；Max-Planck-Institut für Astrophysik（马克斯·普朗克天体物理学研究所）；University of Cambridge（剑桥大学）
研究通过高分辨率模拟探讨原星团中多相气体和Lyman-α晕的演化过程，揭示了从CGM到ICM的过渡机制及关键影响因素。
2026-07-17 astro-ph.CO astro-ph.GA
The physical properties of z>2 Lyman limit systems: new constraints for feedback and accretion models
我们研究了从莱曼极限系统（LLS）的高色散光谱调查中选出的157个光学厚吸收线系统在红移~1.8-4.4处的均匀样品的物理性质。通过多电离模型和贝叶斯技术，我们推导出后验概率分布函数的密度，金属丰度，温度和尘埃含量的吸收气体。我们发现z>2的LLS高度电离，电离参数在-3<log U<-2之间，这取决于HI柱密度。LLS的特点是温度低（T<5x10^4 K），并存在于灰尘少的环境中。在z~2.5-3.5之间，对于假设的紫外背景，约80%的LLS的物理密度在n（H）~10^-3.5-10^-2 cm^-3之间，但我们要注意的是，电离参数和辐射场强度之间的简并性妨碍了对LLS密度和大小的可靠推断。相反，金属丰度估计对电离校正背后的假设不太敏感。z>2处的LLS的特征在于大于4个数量级的宽单峰分布，峰值在log Z/Zsun~-2处。LLS是贫金属的，比DLA的富集程度低得多，约70%的金属丰度PDF低于log Z/Zsun<-1.5。log N（HI）>19的超级LLS的金属丰度中值随着红移而迅速变化，在z~2.1-3.6（~1.5 Gyr）之间增加了10倍。基于这个样本，我们发现z=2.5-3.5的LLS占UV选择星系产生的所有金属的约15%。对星系冷气吸积和金属抛射理论的意义也进行了讨论。
2015-11-05 astro-ph.CO astro-ph.GA
Reproducing the Kinematics of Damped Lyman-alpha Systems
我们研究了阻尼莱曼α系统（DLAs）的运动学结构的一系列宇宙学流体动力学模拟使用AREPO代码。我们能够匹配相关的低电离金属吸收剂的速度宽度的分布，大大优于早期的工作。我们的模拟产生了一个人口的DLAs为主的晕维里速度约70公里/秒，符合图片相对较小，微弱的物体。此外，我们再现了所观察到的速度宽度和金属丰度之间的相关性和Si II的等效宽度分布。仍然存在一些中等统计意义的差异;我们的光谱中有太多的吸收集中在轮廓的边缘，并且速度宽度分布的确切形状略有不同。我们表明，与以前的工作相比，改进主要是由于我们从恒星形成的强烈反馈和我们对金属电离态的详细建模。
2015-01-07 astro-ph.CO astro-ph.GA
Evidence for PopIII-like stellar populations in the most luminous Lyman-$α$ emitters at the epoch of re-ionisation: spectroscopic confirmation
微弱的Lyman-$α$（Ly $α$）发射体朝向再电离时期（z~6-7）变得越来越稀少。然而，在z=6.6处进行的非常大的（~ 5 deg $^2$）Ly $α$调查（Matthee等人，2015年）的观测结果表明，对于最明亮的发射体来说，情况并非如此。在这里，我们提出了在COSMOS领域的两个最明亮的z~6.6 Ly $α$候选者的后续观测：'MASOSA'和'CR 7'。我们使用了X-SHOOTER、SINFONI和FORS 2（VLT）以及DEIMOS（Keck）来毫无疑问地确认这两个候选人。MASOSA和CR 7的红移分别为z=6.541和z=6.604。MASOSA在线宽为$386\pm30$ km/s（FWHM）且EW $_0$较高（>200 nm）的Ly $α$中具有较强的检测能力，但在连续谱中未检测到。CR 7，观察到的Ly $α$光度为$10^{43.93\pm0.05}$ erg/s，是在z>6时发现的最亮的Ly $α$发射体。CR 7揭示了具有$266\pm15$ km/s FWHM的窄Ly $α$线，在NIR（静止帧UV，具有$β=-2.3\pm0.1$）中检测到，在$J$中过量，并且在IRAC/Spitzer中也强烈检测到。我们检测到一条窄的HeII 1640 $Å$发射线（$6σ$），这解释了在$J$波段光度测定（EW $_0$ ~80 nm）中看到的…
2015-06-04 astro-ph.CO astro-ph.GA
Predicting Lyman-alpha escape fractions with a simple observable: Lyman-alpha in emission as an empirically calibrated star formation rate indicator
莱曼α（Lya）本质上是活动星系发出的最亮的线。虽然它起源于许多物理过程，但对于恒星形成星系来说，内在Lya光度是最大质量的O型和早期B型恒星产生的莱曼连续谱（LyC）辐射的直接示踪剂，寿命为几百万年。因此，Lya光度应该是一个很好的瞬时恒星形成率（SFR）指标。然而，由于Lya逃逸分数f $_{esc,Lyα}$的不确定性，其共振性质和对作为静止帧UV光子的尘埃的敏感性使得Lya非常难以解释。在这里，我们探讨了在z=2.2的CALYMHA调查，在z=2.2-2.6的Lya发射体（LAEs）的后续行动和LAEs的z~0-0.3汇编的结果，以直接测量f $_{esc,Lyα}$与H-α（Ha）。我们推导出一个简单的经验关系，鲁棒地检索作为一个函数的Lya休息帧EW（EW $_0$）的f $_{esc,Lyα}$：f $_{esc,Lyα}$ = 0.0048 EW $_0$ [A] $\pm0.05$，我们表明，它约束了一个定义良好的反相关性电离效率和尘埃消光LAEs。观测到的Lya光度和EW $_0$是容易测量的量在高红移，从而使我们的关系一个实用的工具，估计内在的Lya和LyC光度下良好控制和简单的假设。我们的研究结果允许观测到的Lya光度被用来计算SFR的LAEs在z~0-2.6内的0.2 dex的哈尘校正的SFR。我们应用我们的经验SFR（Lya，EW $_0$）校准几个源在…
2019-02-04 astro-ph.CO astro-ph.GA
Overdensity of submillimeter galaxies around the $z\simeq 2.3$ MAMMOTH-1 nebula
在结构形成的分级模型中，巨大的椭圆星系是通过在最高密度峰（称为原星系团）内的合并过程形成的。虽然高红移射电星系通常可以精确定位这些环境的位置，但我们最近在z~2-3处发现了三个巨大（>200 kpc）的莱曼-α星云（ELANE），它们拥有多个活动星系核，并被高密度的莱曼-α发射体（LAE）包围。这些区域是大规模原星团在早期组装阶段的主要候选者。为了描述这些罕见结构中的恒星形成活动-无论是在ELAN还是原星团尺度上-我们已经开始了与JCMT和APEX望远镜的观测活动。在本文中，我们报告敏感的SCUBA-2/JCMT 850和450 $μ$ m观测的128弧分$^2$领域包括ELAN MAMMOTH-1，以及在z=2.32的主机BOSS 1441 LAE超密度的峰值。这些观测揭示了相对于空白区域，在850 $μ$ m处的$4.0\pm1.3$高$4.0\pm1.3$倍的源计数，可能证实了在遮蔽示踪剂中也存在过密度。我们发现在850 $μ$ m处有一个强有力的探测，与嵌入在ELAN MAMMOTH-1中的连续源相关，这与文献中的可用数据一起，使我们能够将该源的光谱能量分布约束为具有远红外光度$L_{\rm FIR}^{\rm SF}=2.4^{+7.4}_{-2.1}\times10^{12}$ L $_{\odot}$的ULIRG，并托管一个模糊的活动星系核。因此，这样的源能够为Cai…
2018-10-24 astro-ph.CO astro-ph.GA
The nature of luminous Lyman-alpha emitters at z~2-3: maximal dust-poor starbursts and highly ionising AGN
深窄带巡天观测揭示了遥远宇宙中存在大量微弱的莱曼α（Lya）发射体（LAEs），但对最明亮的光源（$L_{Lyα}>10^{42.7}$ erg/s; $L_{Lyα}>L^*_{Lyα}$）却知之甚少。在这里，我们提出的光谱跟踪的21个发光LAE在z~2-3发现全景窄带调查超过五个独立的河外领域（~ 4x 10 $^6$ Mpc $^{3}$调查在z~2.2和z~3.1）。我们使用WHT/ISIS，Keck/DEIMOS和VLT/X-SHOOTER使用高电离紫外线来研究这些源。在z~2-3处发光的LAE具有蓝色UV斜率（$β=-2.0^{+0.3}_{-0.1}$）、高的Lya逃逸分数（$50^{+20}_{-15}$ %）和跨越5个数量级的UV光度（$M_{UV}\approx-19$至-24）。许多（70%）显示出至少一条高电离静止框架紫外线，如CIV、NV、CIII]、HeII或OIII]，通常相对于Lya蓝移约100-200 km/s。它们的Lya剖面显示出各种各样的形状，包括显著的蓝移分量和200至4000 km/s的宽度。总的来说，60+-11%似乎是活动星系核占主导地位，在$L_{Lyα}>10^{43.3}$ erg/s和/或$M_{UV}<-21.5$，几乎所有LAE都是活动星系核，具有高电离参数（log U=0.6+-0.5），金属丰度约为0.5-1 Zsun…
2018-03-22 astro-ph.CO astro-ph.GA
Dissecting the Lyman Alpha Emission Halo of LAB1
我们报告观测Lyman Alpha Blob 1（LAB 1）在SSA 22原星团区域（z=3.09）与积分场摄谱仪SAURON。与我们以前的观测结果相比，我们将光谱中的信噪比提高了三倍以上。这使我们能够详细地探测LAB系统的结构，检查其在空间和波长维度上的结构。我们发现，从系统的排放主要来自五个不同的斑点。其中两个发射区与莱曼破裂星系有关，而第三个似乎与一个严重模糊的亚毫米星系有关。第四和第五个组成部分似乎与任何星系都没有联系，尽管在这个领域可以获得深度成像。如果我们将谱线质心的波长变化解释为下层气体的速度结构，那么许多发射系统都显示出速度切变的证据。很难区分气体的潜在旋转和由中心物体驱动的外流。我们已经检查了所有的线轮廓的强吸收功能的证据。虽然有几个系统通过包含弱吸收成分而更好地拟合，但我们没有看到LAB2中所见的大规模相干吸收特征的证据。
2009-11-18 astro-ph.CO
Cutoff in the Lyman-$α$ forest power spectrum: warm IGM or warm dark matter?
我们重新分析了（Viel et al 2013）中考虑的高红移和高分辨率$α$森林光谱，试图限制暖暗物质粒子的性质。与以前的工作相比，我们考虑了更广泛的星系际介质的热历史。我们发现，无论是温暖的和冷的暗物质模型可以解释截断观察到的通量功率谱的高分辨率观测同样好。然而，这意味着非常不同的热历史和基本的再电离模型。我们讨论如何消除这种简并性。
2017-09-15 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
Modelling intergalactic low ionisation metal absorption line systems near the epoch of reionization
我们解释观测星系际低电离金属吸收系统在红移z $\gtrsim$ 5的压力约束云。我们发现云限制的预期压力的星系晕与群众$11<\log M_h/h^{-1}M_\odot<12$提供了一个很好的描述低电离金属吸收剂之间的柱密度比。然而，某些比率需要将传统的受辐射平板的辐射转移模型扩展到球形（或圆柱形）云，以允许视线通过云的核心之外。在某些系统中，还表明硅在尘埃颗粒上的适度消耗。推断的化学丰度跨越太阳和恒星主导的恒星星族之间的范围，可能会出现在星爆星系。与数据匹配的典型HI柱密度对应于阻尼莱曼- $α$吸收体（DLA）或亚DLA，其尺寸为40 pc至3 kpc，气体质量为$3.5<\log M_c/M_\odot<8$和金属岩$0.001-0.01Z_\odot$。这样的系统继续对星系尺度的数值模拟提出挑战。
2020-06-23 astro-ph.CO astro-ph.GA
Hot Gas, Cold Gas and Sub-Halos in a Lyman-alpha Blob at Redshift 2.38
我们提出了积分场光谱的莱曼α斑点在红移2.38，光谱分辨率比以前发表的工作好三倍。与以前的观察一样，斑点具有混沌的速度结构，其中大部分分解为多个分量。然而，我们的光谱学表明，这些多重分量中的一些非常窄：它们的速度宽度小于100 km/s。结合这些新的数据和以前的观测，我们认为这个莱曼α斑点存在于一个大约10^13太阳质量的暗物质晕中。在这个光环的中心是两个紧凑的红色大质量星系。它们被炽热的气体包围，可能是合并引发的核恒星爆发产生的超级风。这种炽热的气体关闭了这些星系非核区域的恒星形成，导致它们的红色和死亡的颜色。一个丝状或块状的下沉冷气体与热气体相碰撞，并被冲击到高温，同时仍然距离红色星系约30千秒差距。激波区是莱曼α自吸收区，但产生C IV辐射。更远的地方，一些次晕中的冷气体被点亮，最有可能是潮汐触发的恒星形成，当它们犁过热晕介质时的弓形激波，来自灯丝碰撞的莱曼-α共振散射，以及潮汐剥离的气体，这增加了莱曼-α逃逸分数。观测到的莱曼α发射从斑点是占主导地位的总和发射从这些子晕。从统计学的角度来看，我们认为莱曼α斑点的形状并没有被大大拉长，而且大多数并不是由中央活动星系核或星爆的电离或散射提供动力的。
2012-09-17 astro-ph.CO
Lyman Alpha Emitters and the 21cm Power Spectrum as Probes of Density-Ionization Correlation in the Epoch of Reionization
由于Ly $α$光子与氢的大截面，莱曼α发射体（LAEs）在再电离时期（EoR）对星系际介质（IGM）中中性氢的存在很敏感：在宇宙历史中，IGM中的中性氢被电离。在IGM相对于底层的内在LAEs的电离区域的相关性有显着的效果上观察到的LAEs的数量和它们的明显聚类。因此，在EoR期间LAE的观测可以用作EoR形态的探针。在这里，我们建立在以前的作品，我们参数化的密度电离相关性在EoR，并研究如何观察到的数密度和角关联函数（ACF）的LAEs依赖于此参数化。使用斯巴鲁测量的数密度的LAE和他们的ACF在z = 6.6，我们把限制的EoR形态。我们发现，在z = 6.6单独LAEs的测量不能区分不同的密度电离模型在$68\%$的可信度。然而，添加信息的数量密度，和ACF，LAE在$z = 6.6$到21厘米功率谱测量使用氢时代的再电离阵列（HERA）在再电离的中点可以排除不相关和外向内再电离在$99\%$的可信度。
2021-05-07 astro-ph.CO
The Sherwood simulation suite: overview and data comparisons with the Lyman-alpha forest at redshifts 2 < z < 5
我们介绍了一套新的大规模，高分辨率的星系际介质流体动力学模拟：舍伍德模拟套件。这些实验在体积为10^3-160^3 h^-3的Mpc^{3}中进行，质量分辨率跨越了近四个数量级，粒子数高达172亿，并采用了各种物理变量，包括温暖的暗物质和星系外流。我们进行了详细的比较模拟的高分辨率，高信噪比观测的莱曼α森林的红移范围2 < z < 5。模拟结果与观测数据非常吻合，进一步支持了莱曼α森林是LCDM宇宙学模型中物质网状分布的自然结果的范式。只有少数微小的差异仍然与观测数据。在2 < z < 2.5处，柱密度N_HI > 10^14.5 cm^-2的饱和莱曼α吸收线在模型中预测不足。需要对连续体放置偏差进行不确定校正，以匹配透射通量的分布和功率谱，特别是在z > 4处。最后，星系际气体的温度在z=2.7时可能稍微过低，而在z=2.4时需要更平坦的温度-密度关系，这与氦II再电离过程中非平衡电离的预期效应一致。
2016-09-19 astro-ph.CO
Probing patchy reionisation with JWST: IGM opacity constraints from the Lyman-$α$ forest of galaxies in legacy extragalactic fields
本研究利用JWST NIRSpec光谱首次表征高红移星系冈恩-彼得森槽，得出再电离末期基于星系的IGM不透明度约束，验证了其与类星体观测的一致性，并关联星系过密区与低IGM不透明度，为识别再电离源提供新方法。
2025-08-28 astro-ph.CO astro-ph.GA
The evolution of the Lyman-alpha forest effective optical depth following HeII reionisation
三个独立的观测研究现在已经检测到一个狭窄的（Δz ~ 0.5）倾角中心在z=3.2，否则平滑的红移演变的Lya森林有效光学厚度。这一特点以前被解释为一个间接的签名快速光加热的IGM在时代的HeII再电离。我们研究这种解释使用半解析模型的非均匀HeII再电离和高分辨率流体动力学模拟的Lya森林。相反，我们发现，从z=3.4开始，IGM温度（ΔT ~ 10^4 K）的快速（Δz ~ 0.2）提升会在Lya有效光学深度中产生一个很好理解的和通用的演变，其中不透明度的突然降低之后是主要由低密度IGM中的绝热冷却驱动的逐渐单调恢复。这种行为与观测数据中的狭窄特征不一致。如果像最近的理论研究所建议的那样，在HeII再电离过程中的光加热被扩展到几个红移单位，那么Lya不透明度将随着红移而平稳地演变。我们的结论是，在Lya森林中观察到的有效光学深度的急剧下降，而不是最有可能是由于在z=3.2左右的氢光电离率的窄峰，并建议它可能会出现从调制的任何再处理的辐射在HeII再电离，或莱曼极限系统的不透明度。
2009-04-16 astro-ph.CO
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
Diagnosing galactic feedback with the line broadening in the low redshift Lyman-alpha forest
我们比较了低红移（z ~ 0.1）莱曼α森林流体动力学模拟的数据从宇宙起源光谱仪（COS）。我们发现之间的紧张关系的观察到的线的数量与b-参数在25-45公里/秒的范围内，并从模拟的预测，无论是积极的反馈活动星系核或完全排除反馈。这些模拟中的气体分别是太热而不能促进莱曼-α吸收或太冷而不能产生所需的线宽。因此，匹配所观察到的b-参数分布需要反馈过程，该反馈过程在没有碰撞（过度）电离氢的情况下热或有害地加宽吸收特征。这表明莱曼α森林b参数分布是一个有价值的诊断星系反馈在低红移宇宙。我们进一步证实，低红移莱曼α森林柱密度分布可以通过紫外背景更好地再现，HI光电离率比Haardt & Madau（2012）预测的高1.5-3倍。
2017-03-20 astro-ph.CO astro-ph.GA
LATIS: Comparing Galaxy and IGM Tomography Maps as Tracers of Large-scale Structure and Protoclusters at $z \sim 2.5$
本研究利用 LATIS 巡天数据比较了 $z \sim 2.5$ 处 IGM 层析成像与星系巡天，发现部分存在强 IGM 吸收但无星系超密度的区域可能是隐藏着特殊星系群的 UV 暗弱原星系团，揭示了不同示踪剂间的差异。
2025-07-15 astro-ph.CO astro-ph.GA
Prospects for Observing the low-density Cosmic Web in Lyman-alpha Emission
用Lyman- $α$辐射绘制星系际介质（IGM）图将获得关于重子大尺度分布的前所未有的层析成像信息，并可能对紫外背景和与星系形成相关的各种反馈过程提供新的约束。在这里，我们使用宇宙学流体动力学模拟检查莱曼- $α$发射的IGM由于碰撞激发和重组的存在下的紫外背景。我们专注于大尺度结构的细丝中的气体，其中莱曼- $α$辐射转移效应预计是温和的。在低密度的发射主要是由于荧光再发射的电离UV背景由于重组，而碰撞激发占主导地位，在较高的密度。我们讨论了当前和未来的观测设施来检测这种发射的前景，并发现宇宙网的细丝的发射通常由嵌入其中的晕和星系主导，而不是由晕外的低密度细丝气体主导。直接检测灯丝气体需要在ELT上使用类似于MUSE的仪器进行很长时间的曝光。我们最稳健的预测作为下限，表明这在较低的红移（$z \lesssim 4$）时挑战性稍小。我们还发现，在我们的模拟观察中，字段之间存在大量的方差。高红移的原星系团是观测Lyman- $α$发射中的自发IGM最有希望的环境。
2021-03-23 astro-ph.CO astro-ph.GA
Large-scale fluctuations in the cosmic ionising background: the impact of beamed source emission
当模拟星系际介质中气体再电离后的电离时，标准做法是假设均匀的辐射背景。这种假设并不总是恰当的;具有辐射转移的模型表明，大尺度电离率波动可以对莱曼α森林的统计数据产生可观察到的影响。我们扩展这样的计算，包括光束的来源，这是以前被忽视，但预计将是重要的，如果类星体占主导地位的电离光子预算。光束有两种效果：第一，电离源的物理数密度相对于直接观察到的物理数密度增强;第二，辐射转移本身被改变。我们计算这两种效果在一个硬边光束模型，每个源有一个随机的方向，使用平衡玻尔兹曼层次的球谐函数。通过研究由此产生的电离率和HI密度场在红移$z\sim 2.3$的统计特性，我们发现，这两种效果部分地相互抵消，结合起来，它们构成了最大的$5\%$修正功率谱$P_{\mathrm{HI}}(k)$在$k=0.04 \, h/\mathrm{Mpc}$。在非常大的尺度（$k<0.01\, h/\mathrm{Mpc}$）的源密度重整占主导地位，它可以减少，由一个数量级，电离散粒噪声星系际HI功率谱的贡献。在解释未来的观测数据集时，应考虑波束的影响。
2017-07-26 astro-ph.CO
A neural network emulator for the Lyman-$α$ 1D flux power spectrum
本文构建神经网络代理模型，依据线性物质功率谱的斜率与振幅快速预测Lyman-α一维流量功率谱，在宽尺度、红移及多种未训练ΛCDM扩展和热电离历史下达到亚百分比至百分比精度。
2023-09-28 astro-ph.CO astro-ph.GA
Shadow of a Colossus: A z=2.45 Galaxy Protocluster Detected in 3D Ly-a Forest Tomographic Mapping of the COSMOS Field
使用中等分辨率的光学光谱从58个背景莱曼break星系和类星体在$z\sim 2.3-3$在$11.5'\times13.5'$地区的COSMOS领域（$\sim 1200\,\mathrm{deg}^2$投影面积密度或$\sim 2.4\,h^{-1}\,\mathrm{Mpc}$平均横向分离），我们重建的三维断层图像的前景LY $α$森林吸收在$2.2<z<2.5$与有效的平滑尺度的$σ_{3d}\approx3.5\,h^{-1}\,\mathrm{Mpc}$共动。与61个同时代星系的光谱红移在相同的体积相比，我们发现，星系的位置明显偏向IGM吸收增强的层析地图的区域。我们发现一个扩展的IGM超密度与深吸收槽在PDMATHAMT与最近发现的星系原星团在相同的红移。基于与我们的数据相匹配的模拟，我们估计这个IGM超密度内的暗物质质量为$M_{\rm dm} (z=2.45) = (9\pm4)\times 10^{13}\,h^{-1}\,\mathrm{M_\odot}$，并认为基于这个质量和吸收强度，它将形成至少一个具有$M(z=0) = (3\pm 2) \times 10^{14}\,h^{-1}\mathrm{M_\odot}$的$z\sim0$星系团，尽管其拉长的性质表明它可能会坍缩成两个独立的星系团。我们还指出，在$z=2.30$在一个$r\sim 1\,h^{-…
2015-09-09 astro-ph.CO astro-ph.GA
First Data Release of the COSMOS Lyman-Alpha Mapping And Tomography Observations: 3D Lyman-$α$ Forest Tomography at 2.05 < z < 2.55
在$z\sim 2-3$的微弱的恒星形成星系可以作为替代的背景源，探测莱曼- $α$森林除了类星体，产生高的视线密度，使三维断层重建的前景吸收领域。在这里，我们提出了第一个数据发布的COSMOS莱曼阿尔法测绘和测绘观测（CLAMATO）调查，这是进行了LRIS摄谱仪上的LRIK-I望远镜。在COSMOS场中0.157 $\mathrm{deg}^2$的观测足迹上，我们使用了$2.17<z<3.00$上的240个星系和类星体，平均同向横向间隔为$2.37\,h^{-1}\,\mathrm{Mpc^3}$，作为背景源探测$2.05<z<2.55$上前景的莱曼- $α$森林吸收。然后使用$α$森林数据在具有有效平滑尺度$2.5\,h^{-1}\,\mathrm{Mpc}$的$3.15\,\times 10^5\,h^{-3}\,\mathrm{Mpc^3}$的共移动体积上创建维纳滤波断层扫描重建。除了传统的数字，这张地图还呈现为一个虚拟现实的YouTube 360视频可视化和可操纵的互动数字。我们看到大的密度过高和密度过低，在视觉上同意从光谱红移调查在同一领域的同时代星系的分布，包括与最近发现的几个星系原星团的体积。此数据发布包括红移目录，减少光谱，提取莱曼- $α$森林像素数据，和吸收的层析成像图。
2018-08-03 astro-ph.CO astro-ph.GA
What Powers Lyman alpha Blobs?
莱曼α斑点（LABs）是在高红移时看到的空间扩展的莱曼α星云。LABs中Lyman α发射的起源仍然不清楚，并处于争论之中。为了研究它们的加热机制，我们利用澳大利亚望远镜紧凑阵列（ATCA）观测了原星系团J2143-4423中4个LAB在z=2.38处的20 cm射电辐射，并利用Herschel PACS和SPIRE测量了远红外辐射。在四个LAB中，B6和B7分别以67+/-17 microJy和77+/-16 microJy的通量在无线电中被检测到，B5在3 sigma（51+/-16 microJy）处被边缘检测到。对于所有检测到的源，它们的无线电位置与LAB的中心位置一致。B6和B7显然也在FIR中检测到。通过用不同的模板拟合数据，我们得到了B6和B7的红移分别为2.20 $^{+0.30}_{-0.35}$和2.20 $^{+0.45}_{-0.30}$，这与莱曼α发射的红移在不确定性范围内是一致的，表明这两个远红外源都可能与LABs有关。在B6和B7相关的FIR发射和高恒星形成率强烈有利于恒星形成的星系作为一个重要的能源莱曼α发射在两个LAB。然而，另外两个，B1和B5，主要是由活动星系核或其他能源驱动的，但主要不是由恒星形成。一般而言，LAB由相当多样化的能源提供动力。
2015-07-28 astro-ph.CO astro-ph.GA
Detectability of cold streams into high-redshift galaxies by absorption lines
沿着宇宙网暗物质细丝流动的冷气体被预测为早期宇宙中大质量星系的盘积累、剧烈盘不稳定和恒星形成的主要资源提供者。我们研究在何种程度上这些冷流是可追溯的扩展环银河系环境中的星系通过Ly α吸收和选定的低电离金属吸收线。我们使用高分辨率放大AMR宇宙学模拟的预期吸收签名模型。在后处理中，我们区分了自保护气体和非保护气体。在自屏蔽气体，这是光学厚莱曼连续辐射，我们假设纯碰撞电离的电离势大于13.6 eV的物种。在光学上薄的，无屏蔽的气体中，这些物质也被元星系辐射光电离。除了从背景类星体的辐射吸收，我们计算的吸收线轮廓的辐射发射的星系在同一晕的中心。我们预测的吸收信号的强度为个别星系没有堆叠。我们发现，由流产生的Ly α吸收剖面与观测高红移星系的吸收和发射Ly α剖面是一致的。由于溪流中的金属含量低，覆盖系数低，金属吸收特征较弱，难以检测。
2012-06-18 astro-ph.CO
A high molecular fraction in a sub-damped absorber at z=0.56
在明亮的背景连续谱下测量莱曼和维尔纳吸收带的静止坐标系紫外转动跃迁是直接测量分子氢（H2）的少数方法之一。在这里，我们报告了在亚阻尼Ly-alpha系统中，在z=0.56处，中性氢柱密度N（HI）= 10^（19.5 +/- 0.2）cm^-2时，H2的莱曼-维尔纳吸收的检测结果。这是第一个在银河系晕之外分析的红移< 1.5的H2系统。它具有令人惊讶的高分子分数：基于对谱线轮廓的建模，log f（H2）> -1.93 +/- 0.36，并且f（H2）> 10^-3的稳健的模型无关下限。这比沿着银河系盘和麦哲伦云的视线看到的具有类似N（HI）的f（H2）值要高。吸收体的金属丰度为0.19 + 0.21 - 0.10太阳能，尘气比< 0.36倍于太阳附近的值。从相关的低电离金属过渡，如OI和FeII的吸收观察到除了OVI。使用云模型，我们发现有三个阶段存在：一个~100 K的阶段，产生H2，一个~10^4 K的阶段，其中大部分的低电离金属吸收产生;和一个较热的阶段与OVI。基于相似的高速云在银河系晕显示H2和存在的两个附近的星系候选人的碰撞参量~10千秒差距，我们认为，吸收体可能产生的潮汐剥离结构类似的麦哲伦流。
2013-04-24 astro-ph.CO
Element Abundances at High-redshift: Magellan MIKE Observations of sub-Damped Lyman-alpha Absorbers at 1.7 < z <2.4
我们提出了化学丰度测量的高分辨率观测5次阻尼莱曼α吸收体在1.7 < z < 2.4观测麦哲伦稻盛京瓷Echelle（MIKE）光谱仪上的6.5米麦哲伦II粘土望远镜。检测Zn II、Mg I、Mg II、Al II、Al III、S II、Si II、Si IV、C II、C II*、C IV、Ni II、Mn II和Fe II的谱线，并测定柱密度。从几乎未耗尽的元素Zn推断，吸收气体的金属丰度在我们样本中的五个吸收体的< -0.95到+0.25 dex的范围内，其中三个系统是近太阳或超太阳。我们还调查了电离的影响，所观察到的丰度使用光电离建模。结合我们的数据与其他子DLA和DLA的数据从文献中，我们报告了最完整的现有的测定的金属丰度与红移关系的子DLAs和DLAs。我们证实了以前的调查，子DLAs的建议，平均而言，更丰富的金属比DLAs和发展更快。我们还讨论了这些吸收体的相对丰度和丰度比。更多的金属丰富的系统显示出显着的粉尘消耗水平，建议的比值[Zn/Cr]和[Zn/Fe]。对于我们样本中的大多数系统，[Mn/Fe]与[Zn/H]的趋势与先前在低红移亚DLA中看到的一致。我们还测量的速度宽度值的子DLAs在我们的样品中的Fe II 2344，2374，2600 A的不饱和吸收线，并检查这些系统位于金属丰度与速度色散的图。最后，我们研究冷却速率与H I柱密度在这些子DLAs，并比…
2013-07-26 astro-ph.CO
The first direct imaging of the silhouette of a damped Lyman $α$ system along the line-of-sight to a background galaxy
利用凯克宇宙网成像仪对背景星系视线方向上的阻尼莱曼α吸收体进行首次剪影成像，验证了用延展源研究其形态的方法，并揭示其内部结构及周围环境。
2025-09-26 astro-ph.CO astro-ph.GA
The distribution of equivalent widths in long GRB afterglow spectra
伽玛射线暴（GRB）余辉的极高亮度和简单的光谱形状使其成为通过吸收线光谱研究宿主星系星际介质的理想信标。利用69条低分辨率GRB余辉谱，研究了平均静止框架等效宽度（EW）大于0.5A的特征的静止框架等效宽度（EW）分布。为了比较一个单独的伽玛射线暴的样品，我们开发了EW图作为图形工具，我们给出了一个目录与图表的69个光谱。我们引入了一个线强度参数（LSP），使我们能够量化的吸收功能的强度相比，由一个单一的数字的样品。使用单物种特征的EW的分布，我们通过生长曲线（CoG）拟合得到列密度的分布。我们发现LSP与伽玛暴的消光、宿主星系的紫外亮度和中性氢柱密度之间存在相关性。然而，我们没有看到LSP随红移的显著演化。有一个弱的相关性之间的电离的吸收剂和GRB的能量，这表明，要么GRB事件是负责的电离的一部分，或具有高电离介质的星系产生更多的精力充沛的GRB。伽玛射线暴的光谱特征平均比类星体阻尼莱曼α（DLA）系统强2.5倍，电离程度略高。特别是我们发现CIV 1549的EW相对于类星体DLAs有较大的过剩，这可能与伽玛暴环境中沃尔夫-拉叶星的过剩有关。从CoG拟合中我们得到伽玛暴吸收特征的平均分量数为6.00（-1.25，+1.00）。在我们的样本中，最极端的电离比被发现的伽玛射线暴与低中性氢柱密度，这可能与电离的伽玛射线暴发射。
2012-09-05 astro-ph.CO astro-ph.GA
New Methods for Identifying Lyman Continuum Leakers and Reionization-Epoch Analogues
识别发射莱曼连续辐射（LyC泄漏）的低红移星系是研究再电离时期星系形成的主要间接方法之一。然而，不仅证明了识别这样的系统是具有挑战性的，而且还不确定低红移LyC泄漏者是否是宇宙再电离源的真正“类似物”。在这里，我们使用高分辨率的宇宙学辐射流体动力学模拟，以检查是否模拟星系在再电离时代共享类似的发射线特性观测到的LyC泄漏在$z\sim3$和$z\sim0$。我们发现具有高LyC逃逸分数（$f_{\rm esc}$）的模拟星系通常表现出高O32，并且与$z\sim3$ LyC泄漏者填充在R23-O32平面的相同区域。然而，我们发现，视角，金属丰度和电离参数都可以影响星系在O32- $f_{\rm esc}$平面上的位置。基于发射线诊断以及它们与$f_{\rm esc}$的相关性，$z\sim3$的低金属量LyC泄漏者似乎是再电离时代星系的良好类似物。相比之下，本地[SII]-缺乏星系不重叠的模拟高红移LyC泄漏的SII-BPT图;然而，这种诊断可能仍然是有用的识别泄漏。我们使用我们的模拟星系来开发多种新的诊断方法，以使用IR和星云发射线来识别LyC泄漏。我们表明，我们的模型只使用[CII] $_{\rm 158μm}$和[OIII] $_{\rm 88μm}$可以识别潜在的泄漏从非泄漏从本地矮星系调查。最后，我们将此诊断应用于已知的高红移星系，并发现在$z=9.1$的MACS 114…
2020-08-05 astro-ph.CO astro-ph.GA
A downturn in intergalactic CIV as redshift 6 is approached
我们提出了迄今为止最大的调查结果的星系际金属在红移z > 5，使用近红外光谱的9个类星体的发射红移z（em）> 5.7。当我们回顾红移z > 5时，我们第一次发现C IV离子的共动质量密度发生了变化。在平均值<z>= 5.76时，我们推导出Omega（C IV）=（4.4+/-2.6 x10 ^（-9）），这意味着在考虑到不同调查的不同灵敏度之后，与z < 4.7时的值相比下降了约3.5倍。观察到的C IV双峰的数量也低了一个类似的因素，与预期的非发展列密度分布的吸收剂。这些结果表明，星系际C IV在仅仅3亿年的时间内迅速积累;这样的积累可能反映了与恒星形成活动水平上升相关的金属积累，从z = 9开始，由星系计数表示，和/或星系际介质（IGM）电离程度的增加，在恒星形成区域的电离前沿重叠之后。如果我们推导出的Ω（C IV）值是IGM的典型值，则意味着金属丰度Z（IGM）= 10^（-4）Z（Sun）。负责合成这些金属的早期型恒星在z = 5.8之前，每个重子只发射一个莱曼连续谱光子;这样的背景不足以保持IGM电离，我们推测可能的因素可以弥补所需的不足。
2009-02-19 astro-ph.CO
Gravity-driven Lyman-alpha blobs from cold streams into galaxies
我们使用高分辨率的宇宙流体动力学AMR模拟预测的La排放的冷气流，美联储在大规模的星系晕在高红移的特点。在我们的模拟中，La光度是由气体从星系际介质流入晕势阱时释放的引力能提供动力的。UV背景对气体加热的贡献仅<20%。La的发射率主要是由于气体中~2x10^4K的电子碰撞激发冷却辐射。我们计算的La发射率假设碰撞电离平衡（CIE）在所有气体温度。模拟流是自屏蔽的紫外线背景下，所以光电离和重组有助于可以忽略不计的La线的形成。我们产生的La表面亮度的理论地图，假设~85%的La光子是直接观察到的。我们发现，在z~3处，质量为Mv~10^12-13 Msun的典型晕发射为亮度为10^43-44 erg/s的La团（LAB）。大部分的La来自延伸的狭窄的，部分cluerous的，流入的冷流，为成长中的星系提供食物。因此，预测的LAB形态是不规则的，具有密集的团块和细长的延伸部。线宽预计在10^2到10^3 km/s之间，变化很大。典型的La表面亮度分布与r^-1.2成正比，其中r是到晕中心的距离。我们模拟的LABs在光度、形态和范围上与观测到的LABs相似，具有明显的运动学特征。预测的La光度函数与观测值一致，预测的面积和线宽大致恢复了观测到的标度关系。这种产生LABs的机制在许多高z星系中似乎是不可避免的。因此，一些LAB可能被认为是在高z下驱动星系演化的冷流的直接探测。
2010-04-28 astro-ph.CO astro-ph.GA
specwizard: A Public Python Framework for Creating Synthetic Absorption Spectra from Hydrodynamical Simulations
Institute Lorentz, Leiden University（莱顿大学洛伦兹研究所）；Institute for Computational Cosmology, Durham University（杜伦大学计算宇宙学研究所）；Leiden Observatory, Leiden University（莱顿大学莱顿天文台）
specwizard是一款公开Python框架，可从流体动力学模拟生成合成吸收光谱，经EAGLE模拟验证能准确再现莱曼α森林关键观测诊断，还可推断电离背景振幅演化且与理论结果高度吻合。
2026-10-15 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.IM
