SIGAME simulations of the [CII], [OI] and [OIII] line emission from star forming galaxies at z ~ 6
迄今为止,在[CII]中观测到的z>~5的近40个恒星形成星系(不包括类星体)中,近一半在[CII]中要么非常微弱,要么根本没有被探测到,并且远远低于基于恒星形成率(SFR)和[CII]光度之间的局部关系的预期。结合星系的宇宙学变焦模拟和银河系毫米/亚毫米辐射模拟器(SIMULATOR of GALAXY MMIMIMETER/SUBMMIMIMERIUM EMISSION,SIGAME),我们模拟了30个恒星形成率为3- 23 Msun/yr,恒星质量为0.7-8 × 10^9 Msun,金属丰度为0.1-0.4 × Zsun的主序星星系的多相星际介质(ISM)及其在[CII],[OI]和[OIII]中的辐射。模拟结果能够再现上述z>5时的[CII]-昏暗,与已有的3个z>~5的[OIII]探测结果中的2个相匹配,并且与局部星暴星系的[OI]和[OIII]光度与SFR的关系基本一致。我们发现,[CII]发射主要是由弥漫的电离气相和分子云,平均贡献约66%和约27%,分别。因此,仅占总气体质量约10%的分子气体比占总气体质量约85%的电离气体更有效地发射[CII]。主成分分析表明,[CII]光度与恒星形成活动以及平均金属丰度相关。我们模拟的低金属丰度以及它们的低分子气体质量分数可以解释它们的[CII]-微弱,我们认为这些因素也可能是在这些早期观测到的[CII]-微弱正常星系的原因。
2017-08-16 astro-ph.GA
REBELS-IFU: on the origin of the elevated [OIII]/[CII] ratios in the early Universe
本文通过ALMA和JWST观测高红移星系,发现爆发性恒星形成导致的[CII]抑制是早期宇宙中[OIII]/[CII]比值升高的主要原因,并确认[OIII]$_{88}$可作为宇宙黎明时期的有效星际介质示踪剂。
2025-09-19 astro-ph.GA
High resolution modeling of [CII], [CI], [OIII] and CO line emission from the ISM and CGM of a star forming galaxy at z ~ 6.5
该研究利用高分辨率宇宙学模拟Ponos和Cloudy等多种建模方法,模拟了z=6.5恒星形成星系的[CII]、[CI]、[OIII]和CO谱线发射,发现CGM对[CII]和[OIII]有显著贡献,并比较了不同建模方法的差异。
2023-11-22 astro-ph.CO astro-ph.GA
Rest-frame UV spectroscopy of extreme [OIII] emitters at $1.3<z<3.7$: Toward a high-redshift UV reference sample for JWST
星系再电离时代的深层光谱学揭示了强烈的CIII]和CIV线发射(EW $>15-20$)。为了解释在$z>6$出现的星云发射,我们已经开始瞄准在$1.3<z<3.7$具有大的比恒星形成率(sSFR)的星系中的静止帧UV发射线。我们发现,CIII]达到EWs在$z>6$看到只有在大sSFR星系与[OIII]+H $β$ EW $>1500$的。与以前的研究相比,我们发现许多具有强烈[OIII]的星系具有弱的CIII]发射(EW $=5-8$),这表明与年轻恒星群体相关的辐射场不足以为强CIII]提供动力。光电离模型表明,在具有大sSFR([OIII]+H $β$ EW $>1500$)的系统中,CIII]的扩散是由金属丰度的变化驱动的,这是CIII]对电子温度极端敏感的结果。我们发现,在$z>6$(EW $>15$)处看到的强CIII]发射需要贫金属气体($\simeq0.1\ Z_\odot$),而在我们的样品中较弱的CIII]发射倾向于在中等金属丰度($\simeq0.3\ Z_\odot$)处发现。我们的$z\simeq1-3$样品中CIII]发射体的光度分布呈现出一致的图像,较强的发射通常与低光度系统($M_{\rm{UV}}>-19.5$)有关,其中低金属丰度更有可能。我们定量了强CIII]和CIV发射体在$z\simeq1-3$的分数,提供了与$z>6$样品进行比较的基线…
2020-11-03 astro-ph.GA
"Big Three Dragons": a z = 7.15 Lyman BreakGalaxy Detected in [OIII] 88 $μ$m, [CII] 158 $μ$m, and Dust Continuum with ALMA
我们提出了新的ALMA观测和物理性质的莱曼Break星系在z=7.15。我们的目标,B14-65666,有一个明亮的紫外(UV)绝对星等,$M_{\rm UV}\approx-22.4$,并已被光谱鉴定为Ly $α$,具有小的静止框架等效宽度$\approx4$ π。先前的HST图像已经表明,目标由静止帧UV中的两个空间分离的团块组成。与ALMA,我们新发现的空间分辨[OIII] 88 $μ$米,[CII] 158 $μ$米,和他们的基础尘埃连续排放。在B14-65666的整个系统中,[OIII]和[CII]线具有一致的$7.1520\pm0.0003$红移,并且[OIII]光度$(34.4\pm4.1)\times10^{8}L_{\rm \odot}$比[CII]光度$(11.0\pm1.4)\times10^{8}L_{\rm \odot}$高约3倍。在尘埃辐射率指数为$β_{\rm d}=2.0-1.5$的假设下,尘埃温度被限制为$T_{\rm d}\approx50-60$ K,从而得到大的红外总光度$L_{\rm TIR}\approx1\times10^{12}L_{\rm \odot}$。由于我们的高空间分辨率的数据,我们表明,[OIII]和[CII]发射可以在空间上被分解成两个与两个静止帧的UV团块,其光谱是运动学分离的$\approx200$公里的$^{-1}$…
2019-04-08 astro-ph.GA
ALMA reveals extended cool gas and hot ionized outflows in a typical star-forming galaxy at $z=7.13$
我们目前的空间分辨形态属性的[CII] 158 $μ$ m,[OIII] 88 $μ$ m,尘埃,和静止帧紫外(UV)连续辐射的A1689-zD 1,一个强透镜,亚L * 星系在$z=7.13$,利用深阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列(ALMA)和哈勃太空望远镜(HST)的观测。虽然[OIII]线和UV连续谱是紧凑的,但[CII]线延伸到$r \sim 12$ kpc的半径。使用多波段静止帧远红外(FIR)连续数据范围从52-400 $μ$米,我们发现一个平均尘埃温度和发射率指数$T_{\rm dust} = 41^{+17}_{-14}$ K和$β= 1.7^{+1.1}_{-0.7}$,分别在整个星系。我们发现在不同的波长,这可能表明,尘埃温度随距离减小的尘埃连续轮廓略有差异。我们映射的恒星形成率(SFR)通过红外和紫外光度和确定总SFR的$37\pm 1~M_\odot~{\rm yr}^{-1}$与一个模糊的部分$87\%$。虽然[OIII]线是一个很好的示踪剂的SFR,[CII]线显示偏离当地的$L_{\rm [CII]}$ -SFR的关系在星系的外围。最后,我们观察到[CII]和[OIII]之间的谱线轮廓存在明显差异,在减去单个高斯模型后,[OIII]谱线中存在显著残差($\sim 5σ$)。这表明扩展的[CII]结构可能起源于热电离流出的冷却。扩展的[CII]和高速[OI…
2022-06-14 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
SILVERRUSH. V. Census of Lya, [OIII]5007, Ha, and [CII]158um Line Emission with ~1000 LAEs at z=4.9-7.0 Revealed with Subaru/HSC
我们研究了1124个星系在z=4.9-7.0时的Lya、[OIII]5007、Ha和[CII] 158 um辐射。我们的样本由1092个Lya发射体(LAE)组成,z=4.9,5.7,6.6和7.0,由Subaru/Hyper Suprime-Cam(HSC)窄带巡天确定,Spitzer大面积巡天与Subaru/HSC(SPLASH)和34个星系在z=5.148-7.508与文献中的深ALMA [CII] 158 um数据。[OIII]和Ha(Hb)的强静止坐标系光学线的通量受到SPLASH 3.6和4.5 μ m测光中发现的显著过量的限制。在z=4.9时,我们发现静止框架Ha等效宽度和Lya逃逸分数fLya与静止框架Lya等效宽度EW^0_Lya正相关。f_Lya-EW^0_Lya相关性在z~0-2处类似地被发现,表明相关性在z~0-5上没有演变。在给定的紫外量级下,LAE的典型电离光子产生效率为logxi_ion/[Hz erg^-1]~25.5,显著(60-100%)高于LBG。在z=5.7-7.0时,[OIII]/Ha通量比在EW^0_Lya~0-30 A时增大,然后减小到EW^0_Lya~130 A。在>99%的置信水平上,我们还发现[CII]光度与恒星形成率之比(L_[CII]/SFR)与EW^0_Lya之间存在反相关。我们用恒星合成模型和光电离模型仔细研究了相关性的物…
2018-05-09 astro-ph.GA
Cold Dust and Low [OIII]/[CII] Ratios: an Evolved Star-forming Population at Redshift 7
我们提出了新的ALMA波段8(休息帧$90\,μ$米)的观测三个大规模($M_\star \approx 10^{10}\,M_\odot$)星系在$z\approx7$先前检测到的[CII] $158\,μ$米和基础的尘埃连续发射的再电离时代明亮的发射线调查(REBELS)。我们在波段8(REBELS-25和REBELS-38)中检测到我们的两个目标的尘埃连续排放,而REBELS-12仍然未被检测到。通过改进的黑体拟合,我们确定了冷尘埃温度($T_\mathrm{dust} \approx 30 - 35\,$ K)在两个双波段探测目标,给出了一个基准模型的光学薄发射与$β= 2.0$。它们的尘埃温度比文献中大多数$z\sim7$星系低,因此它们的尘埃质量更高($M_\mathrm{dust} \approx 10^{8}\,M_\odot$)。尽管如此,这些巨大的尘埃质量仍然与早期宇宙尘埃产生模型的预测一致。此外,我们在REBELS-12和REBELS-25中靶向并检测[OIII] $88\,μ$ m发射,并发现$L_\mathrm{[OIII]} / L_\mathrm{[CII]}$比率约为1,与迄今为止在已知$z\gtrsim6$群体中观察到的$L_\mathrm{[OIII]} / L_\mathrm{[CII]} \gtrsim 2 - 10$相比较低。我们认为,较低…
2023-01-23 astro-ph.GA
RELICS: Spectroscopy of gravitationally-lensed $z\simeq 2$ reionization-era analogs and implications for CIII] detections at $z>6$
最近的观测表明$z>6$星系中存在着强的CIII]发射(EW $_{\rm{CIII]}}>20$),其起源尚不清楚。在努力了解这些线发射体的性质,我们已经开始了一项调查,针对CIII]发射的引力透镜再电离时代的类似物中确定的HST成像的集群从MANICS调查。在这里,我们报告的初步结果,四个星系选择有低恒星质量(2-8 $\times$ 10 $^7$ M $_\odot$)和J $_{125}$ -波段通量过剩的强烈[OIII]+H $β$发射(EW $_{\rm{[OIII]+Hβ}}$ =500-2000 <$),类似于已观察到的$z>6$。我们在四个源中的三个源中检测到CIII]发射,其中CIII] EW达到在具有最强光学线发射(EW $_{\rm{[OIII]+Hβ}}\simeq 2000$ E)的两个源中的再电离时代(EW $_{\rm{CIII]}}\simeq 17-22$ E)中看到的值。我们已经获得了我们的样品中最强的CIII]发射体的麦哲伦/FIRE近红外光谱,揭示了金属贫乏和高度电离的气体。利用光电离模型,我们能够同时再现强烈的CIII]和光学线发射的非常年轻(2-3万年)和金属贫(0.06-0.08 Z $_\odot$)恒星人口,将在一个低质量星系的SFR大幅上升后预期。这次巡天中的源是第一批使用CIII作为确认红移的主要手段的源之一。我们认为,应该…
2020-03-26 astro-ph.GA
A study of extreme CIII]1908 & [OIII]88/[CII]157 emission in Pox 186: implications for JWST+ALMA (FUV+FIR) studies of distant galaxies
本研究通过多波段数据发现本地矮星系 Pox 186 具有类似再电离纪元星系的极端 UV 与 FIR 谱线特征,表明结合 FIR+UV 观测是揭示遥远星系奥秘的有效途径。
2023-06-30 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
Synthetic nebular emission from massive galaxies II: ultraviolet-line diagnostics of dominant ionizing sources
我们计算合成光学和紫外线(UV)发射线特性的星系在一个完整的宇宙学框架耦合,在后处理,新一代的星云发射模型与高分辨率,宇宙学放大模拟的大规模星系。我们的自洽模型解释了年轻恒星和吸积黑洞(BH)的星云发射。我们调查的光学和紫外线诊断图,可以最好地帮助辨别的主要电离源之间的BH吸积模型星系中的恒星形成率的比率,在广泛的红移跟踪。在低红移,模拟的恒星形成星系,星系占主导地位的活动星系核和复合星系的标准选择标准在经典的[OIII] $λ$ 5007/H $β$与[NII] $λ$ 6584/H $α$图适当区分。然而,在红移$z \gt 1$处,这张光学图无法区分金属丰度低于$0.5\ Z_\odot$的活跃星系和不活跃星系。为了对这些在早期宇宙中占主导地位的贫金属星系的电离辐射进行强有力的分类,我们确认了3个先前的,并提出了11个新的基于UV发射线的等效宽度和光度比的诊断图,如EW(OIII] $λ$ 1663)对比OIII] $λ$ 1663/HeII $λ$ 1640,CIII] $λ$ 1908/HeII $λ$ 1640对比OIII] $λ$ 1663/HeII $λ$ 1640,和CIV $λ$ 1550/CIII] $λ$ 1908对比CIII] $λ$ 1908/CII $λ$ 2326。我们制定了相关的UV选择标准,并讨论了我们的结果的一些警告(例如,HeII $λ$ 1…
2018-11-19 astro-ph.CO astro-ph.GA
Extended ionised and clumpy gas in a normal galaxy at z=7.1 revealed by ALMA
我们提出了新的ALMA观测的[OIII]88 $μ$ m线和高角分辨率观测的[CII]158 $μ$ m线在一个正常的恒星形成星系在z $=$ 7.1。先前对这个星系的[CII]观测已经检测到[CII]发射与Ly $α$红移一致,但相对于光学(UV静止帧)发射在空间上略有偏移。新的[CII]观测结果表明,[CII]发射在大于1 kpc的尺度上部分是聚集的,部分是弥散的。[OIII]发射也以高显著性被检测到,相对于光学对应物在与[CII]团块相同的方向上偏移,但大多不与[CII]发射的主体重叠。不同的发射成分(光学/紫外和不同的远红外示踪剂)之间的偏移量类似于在高红移下更强大的恒星爆发中观察到的情况。我们发现,[OIII]发射团不能解释的扩散气体激发的紫外线辐射发射的光学星系,但它需要激发原位(轻微的尘埃遮蔽)恒星形成,在约7 M $_{\odot}$ /年的速度。在距离光学星系20千秒差距的范围内,ALMA的数据揭示了另外两个[OIII]发射系统,它们必须是恒星形成的同伴。我们讨论了ALMA在z $\sim$ 7.1星系中揭示的复杂性质与最近的模型和宇宙学模拟的预期是一致的,其中差异尘埃消光,差异激发和不同的金属富集水平,与不同的子系统组装一个星系,负责不同的外观时,观察到不同的示踪剂的系统。
2017-05-05 astro-ph.GA
Highly-ionized gas in lensed z = 6.027 Little Red Dot seen through [OIII] 88$μ$m with ALMA
Chalmers University of Technology(查尔姆斯理工大学);Durham University(杜伦大学);University of KwaZulu-Natal(夸祖鲁-纳塔尔大学);Universidade Federal do Rio de Janeiro(里约热内卢联邦大学);University of Arizona(亚利桑那大学);Columbia University(哥伦比亚大学);Flatiron Institute(平顿研究所)
通过ALMA观测发现z=6.027的'小红点'中高电离气体的[OIII]88μm线,揭示其低金属性和尘埃贫乏,暗示强紫外辐射场可能对再电离有重要贡献。
2025-12-04 astro-ph.GA
Deep into the structure of the first galaxies: SERRA views
我们使用高分辨率($\sim 10 \,{\rm pc}$),宇宙学放大模拟的SERRA套件的一部分,研究了在再电离时代的莱曼Break Galerkin样品的形成和演化。在SERRA中,我们遵循星际介质(ISM)的热化学非平衡演化,并执行星际辐射场(ISRF)的飞行辐射传输。对模拟输出进行后处理,以计算远红外线([CII]、[NII]和[OIII])的发射。在$z=8$,最大的星系,“小苍兰”,有一个年龄$t_\star \simeq 409\,{\rm Myr}$,恒星质量$M_{\star} \simeq 4.2\times 10^9 {\rm M}_{\odot}$,和恒星形成率${\rm SFR} \simeq 11.5\,{\rm M}_{\odot}{\rm yr}^{-1}$,由于最近的爆发。小苍兰有两个恒星组成部分(A和B)被$\simeq 2.5\, {\rm kpc}$分开;其他11个星系被发现在$56.9 \pm 21.6 \, {\rm kpc}$内。哈宾带的平均ISRF是$G = 7.9\, G_0$,在空间上是均匀的;相反,电离参数是$U = 2^{+20}_{-2} \times 10^{-3}$,在恒星形成点的位置有一个斑片状的分布峰值。小苍兰的电离逃逸分数为$f_{\rm esc}\simeq 2\%$。当[CII]发射扩展(半径1.54 kpc…
2019-05-20 astro-ph.CO astro-ph.GA
Molecular clouds photoevaporation and FIR line emission
为了改进对巨分子云远红外线辐射的预测,研究了远紫外和极紫外电离光蒸发对巨分子云结构的影响.我们考虑三种不同的GMC的质量范围$M_{\rm GMC} = 10^{3-6}\,\rm{M_{\odot}}$。我们的模型包括:(i)一个基于观测的非均匀GMC密度场,以及(ii)它在PE过程中的时间演化。在基准情况下($M_{\rm GMC}\approx10^5 M_{\odot}$),气体金属丰度$Z=0.05-1\,\rm Z_{\odot}$的光蒸发时间($t_{pe}$)分别从1百万年增加到30百万年。接下来,我们计算了追踪GMC的中性和电离气体层的关键FIR线的随时间变化的光度,([CII]在$158\,\rm{μm}$,[OIII]在$88\,\rm μm$)作为$G_0$和$Z$的函数,直到在$t_{pe}$完全光蒸发。我们发现,具体的[CII]光度几乎是独立的GMC模型内的云的生存时间。较强的FUV通量产生较高的[CII]和[OIII]光度,但持续时间逐渐缩短。在$Z=Z_{\odot}$,$t<1\,\rm{Myr}$和$\log G_0\geq 3$的[CII]发射最大化(基准模型为$L_{\rm CII}\approx 10^4\,\rm{L_{\odot}}$)。值得注意的是,与Inoue等人(2016年)最近在红移$z\approx 7.2$的星系中发现的一致…
2017-01-19 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
Unveiling the Ionized and Neutral ISM at z > 10 : The Origin of [O III] /[C II] Ratios from a Sub-parsec Resolution Radiative Transfer Simulation
Center for Computational Astrophysics, Flatiron Institute(计算天体物理学中心,弗拉廷研究所);Department of Physics, The University of Tokyo(东京大学物理学系);Faculty of Science, Hokkaido University(北海道大学理学部);Waseda Research Institute for Science and Engineering, Faculty of Science and Engineering, Waseda University(早稻田大学理工学研究科理工学部理工学研究院);Department of Physics, School of Advanced Science and Engineering, Faculty of Science and Engineering, Waseda University(早稻田大学理工学部先进理工学研究科物理学系);Department of Astronomy, University of Maryland, College Park(马里兰大学天文学系)
本研究通过亚Parsec分辨率辐射转移模拟揭示z>10时电离和中性星际介质的起源,发现[O III]/[C II]比值与电离气体和中性气体质量及密度比相关,且比值随红移变化。
2025-12-18 astro-ph.GA
Synergizing 21 cm and sub-millimetre surveys during reionization: new empirical insights
结合ALMA的[CII]与[OIII]巡天数据和HI演化预测,研究z~5-7的21厘米与亚毫米强度映射交叉关联,发现FYST类实验可高信噪比探测相关功率谱,为约束再电离中后期亮源演化提供新见解。
2023-05-22 astro-ph.CO astro-ph.GA
Extended multi-phase gas reservoirs in the z=4.3 protocluster SPT2349-56: non-stellar ionisation sources?
本文通过APEX单镜对z=4.3原星系团SPT2349-56的[CII]和[OIII]谱线观测,发现延展气体储层主要位于较温和区域,并指出其恒星形成率异常可能源于非恒星电离源或顶层偏重的恒星初始质量函数。
2025-07-30 astro-ph.CO astro-ph.GA
The Multiphase CGM in the Epoch of Reionization: CII and CIV absorbers around [OIII] Emitters
University of Trieste(的里雅斯特大学);INAF - Osservatorio Astronomico di Trieste(意大利国家天体物理研究所的里雅斯特天文台);IFPU - Institute for Fundamental Physics of the Universe(宇宙基础物理研究所);Dipartimento di Fisica “Enrico Fermi”, Università di Pisa(比萨大学恩里科·费米物理系);IUCAA(印度联合大学天体物理中心);Università degli Studi di Milano-Bicocca(米兰比可卡大学);Max-Planck-Institut für Ex
通过JWST和地面望远镜数据,互相关分析发现再电离纪元星系周围CII和CIV吸收体过量,且暖电离相更延展,碳金属已扩散至星系周介质之外。
2026-09-21 astro-ph.GA
Detections of [OIII] 88 $μ$m in Two Quasars in the Reionization Epoch
利用阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列(ALMA),我们报告了在再电离时期两个类星体中的远红外(FIR)[OIII] 88 $μ$ m线和底层尘埃连续体的探测,J205406.48-000514.8(以下简称J2054-0005)($z=6.0391\pm0.0002$)和J231038.88+185519.7(以下简称J2310+1855)($z=6.0035\pm0.0007$)。J2054-0005和J2310+1855的[OIII]光度分别为$L_{\rm [OIII]} = (6.8\pm0.6) \times 10^{9}$和$(2.4\pm0.6) \times 10^{9}$ $L_{\rm \odot}$,分别相当于总红外光度$L_{\rm TIR}$的0.05\%和0.01\%。结合这些[OIII]光度与[CII] 158 $μ$ m光度在文献中,我们发现,J2054-0005和J2310+1855的[OIII]-到-[CII]光度比$2.1\pm0.4$和$0.3\pm0.1$,分别,后者是最低的对象,迄今为止在$z>6$报告。结合我们的研究和文献中$z\approx6-9$的[OIII]观察,我们确定了[OIII]线缺陷:具有较大$L_{\rm TIR}$的对象具有较低的$L_{\rm [OIII]}$与$L_{\rm TIR}$比率。此外,我们还发现,与局部[O…
2019-08-04 astro-ph.GA astro-ph.HE
Constraining the physical properties of gas in high-z galaxies with far-infrared and submillimetre line ratios
利用高分辨率宇宙学模拟与辐射传输后处理,研究高红移星系远红外谱线比,发现[CII]/[NII]122可示踪光致离解区性质,[NII]/[NIII]示踪温度,[OIII]52/[OIII]88示踪HII区密度,含[OIII]88的比值对高速外流敏感。
2024-07-08 astro-ph.CO astro-ph.GA
Herschel Spectroscopic Observations of LITTLE THINGS Dwarf Galaxies
我们目前的远红外谱线观测的五个星系的小东西样本:DDO 69,DDO 70,DDO 75,DDO 155,和WLM。虽然大多数研究的矮星集中在明亮的系统或星爆由于观测的限制,我们的数据扩展到制度的低表面亮度矮星系低金属丰度和中等恒星形成率的观察参数空间。利用PACS光谱仪在[CII] 158 μ m、[OI] 63 μ m、[OIII] 88 μ m和NII 122 μ m发射线上用Herschel观测了我们的目标。这些高分辨率的地图使我们第一次能够在更大的恒星形成复合体的尺度上研究这些系统的远红外特性。我们的地图中的空间分辨率,结合恒星形成示踪剂,使我们能够在我们观察到的一些区域中识别单独的PDR。我们的系统有广泛的[CII]发射,相对于连续光谱来说是明亮的,平均接近总红外预算的0.5%-高于其他类型的太阳金属丰度星系。[NII]是弱的,这表明在我们的星系中的[CII]发射主要来自PDR,而不是弥漫电离ISM。这些系统在低尘埃温度下表现出有效的冷却,如与60 μ m/100 μ m相关的([OI]+[CII])/TIR所示,以及低的[OI]/[CII]比,这表明[CII]是ISM的主要冷却剂。我们观察到我们星系中的[OIII]/[CII]比值低于其他矮星的公开比值,但与螺旋星系中的水平相似。
2015-09-29 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
Spectroscopy of CASSOWARY gravitationally-lensed galaxies in SDSS: characterisation of an extremely bright reionization-era analog at $z=1.42$
我们提出了新的观测十六个明亮的($r=19-21$)引力透镜星系在$z\simeq 1-3$从CASSOWARY调查选择。我们的样本中包括$z=1.42$星系CSWA-141,它是已知的最亮的再电离时代类似物之一,具有高红移(g=20.5),具有大的sSFR(31.2 Gyr $^{-1}$)和[OIII]+H $β$等效宽度(EW $_{\rm{[OIII]+Hβ}}$ =730 Gyr),几乎与$z\simeq 7-8$预期的平均值相同。在本文中,我们调查了我们的样品中的静止框架UV星云线发射,目的是了解调节强CIII]发射的因素。尽管我们的样品中的大多数源显示出弱的UV线发射,但我们发现CSWA-141的光谱中的升高的CIII](EW $_{\rm{CIII]}}$ =4.6 $\pm1.9$ ~ X)以及检测到其他突出的发射线(OIII]、Si III]、Fe II、$^\star$、Mg II)。我们比较了具有强和弱CIII]发射的高红移星系的静止光学线特性,发现具有最强紫外线发射的系统倾向于具有年轻的恒星种群和中等金属贫乏和高度电离的星云气体,与低和高红移的趋势一致。CSWA-141的亮度使人们能够详细研究$z>6$上常见的极端发射线星系。我们发现,由CIII]双峰追踪的气体可能比由[OII]和[SII]追踪的气体探测到更高的密度。光谱解析镁II发射线和几个低电离吸收线…
2023-01-26 astro-ph.GA
Deep Constraints on [CII]158$μ$m in JADES-GS-z14-0: Further Evidence for a Galaxy with Low Gas Content at z=14.2
本文通过深度ALMA观测未探测到z=14.2星系JADES-GS-z14-0的[CII]谱线,结合[OIII]谱线限制电离参数,推断其具有低气体密度、低气体分数和高金属丰度,表明强烈反馈过程驱动了该星系的快速演化。
2025-02-03 astro-ph.GA
ALMA uncovers the [CII] emission and warm dust continuum in a z = 8.31 Lyman break galaxy
本文报道了利用阿塔卡玛大型毫米/亚毫米波阵列(ALMA)观测到莱曼break星系(LBG)MACS 0416_Y1在z = 8.3113处的[CII] 157.7 $μ$ m辐射。[OIII] 88 $μ$ m(来自以前的活动)与[CII]的光度比为9.31 $\pm$ 2.6,表明星际辐射场很硬和/或光解离区域的覆盖率很低。[CII]的发射与850 $μ$ m的尘埃发射(90 $μ$ m的静止坐标系,来自以前的活动)是同空间的,但是峰值[CII]发射与峰值[OIII]发射并不一致,这表明谱线起源于星际介质中的不同条件。在1.5 mm(160 $μ$ m静止帧)至18 $μ$ Jy(3 $σ$)处,我们未能检测到连续发射。考虑到137 $\pm$ 26 $μ$ Jy在850 $μ$ m处的连续发射,这种未探测到对尘埃光谱施加了很大的限制。这意味着一个异常温暖的尘埃成分(T $>$ 80 K,90%的置信限),和/或陡峭的尘埃发射率指数($β_{\rm dust}$ $>$ 2),相比之下,在较低的红移(通常T $\sim$ 30 - 50 K,$β_{\rm dust}$ $\sim$ $\sim$ 1 - 2)发现星系范围内的尘埃排放。如果这样的温度是常见的,这将减少所需的尘埃质量,并放松在最高红移的尘埃生产问题。因此,我们警告不要只使用单波长信息来推导物理性质,建议对早期宇宙中…
2020-02-19 astro-ph.GA
JWST and ALMA Multiple-Line Study in and around a Galaxy at $z=8.496$: Optical to FIR Line Ratios and the Onset of an Outflow Promoting Ionizing Photon Escape
研究结合 JWST 与 ALMA 多谱线观测分析 $z=8.496$ 星系,发现偏移蓝移的 [CII] 与延展 [OIII] 外流迹象,并由线比值约束其密度、金属丰度及电离光子逃逸条件。
2024-01-25 astro-ph.GA
The applicability of FIR fine-structure lines as Star Formation Rate tracers over wide ranges of metallicities and galaxy types
我们分析了远红外精细结构线[CII] 158微米,[OI] 63微米和[OIII] 88微米的适用性,以可靠地跟踪恒星形成率(SFR)的低金属丰度矮星系的样本从赫歇尔矮星系巡天,并与文献中的各种类型和金属丰度的星系的广泛样本进行比较。我们研究的趋势和散射的SFR(跟踪GALEX的FUV和MIPS 24微米)和远红外线发射之间的关系,在空间分辨和全球星系尺度,在矮星系。我们收集远红外线测量的文献和推断是否远红外线可以探测SFR(跟踪的总红外光度)在各种星系的人口。在贫金属矮星中,[OI]和[OIII]线与SFR的相关性最强,SFR估计的不确定性优于2倍,而[CII]发射与SFR之间的联系更加分散(不确定性因子为2.6)。SFR-L([CII])关系中增加的分散性朝向低金属丰度、温暖的尘埃温度、扩散的高电离气体的大填充因子,表明其他冷却线开始取决于气体的密度和电离状态而占主导地位。对于文献样本,我们评估了一些不同的星系人口的相关性。[CII]和[OI]线被认为是星暴星系中可靠的SFR示踪剂,在因子2的不确定性内恢复恒星形成活动。[删节]
2014-05-15 astro-ph.CO astro-ph.GA
A physical model for [CII] line emission from galaxies
在本星系中测量到[CII] 158 $μ$ m线光度与恒星形成率之间的紧密关系。然而,在高红移($z>5$),观察到更大的散射,相当大的(15 - 20\ %)部分异常值是[CII]缺陷。此外,这些源的[CII]表面亮度($Σ_{\rm CII}$)系统地低于从局部关系预期的。为了澄清这种[CII]不足的起源,我们已经开发了一个分析模型,适合当地的[CII]数据,并已验证对辐射转移模拟与云。该模型预测整体增加$Σ_{\rm CII}$与表面恒星形成率($Σ_*$)。然而,对于$Σ_* > 1 M_\odot~{\rm yr}^{-1}~{\rm kpc}^{-2}$,$Σ_{\rm CII}$饱和。我们的结论是,underlighting [CII]系统可以从三个因素的组合:(a)从肯尼卡特-施密特关系($κ_s \gg 1$),参数化的"突发性"参数$κ_s$大的向上偏差;(b)低金属丰度;(c)低气体密度,至少对于最极端的源(如CR7)。仅观测[CII]发射不能打破上述三个参数之间的简并性;这需要来自其他发射谱线(例如[OIII] 88 $μ$ m,CIII] 1909 A,CO谱线)的额外信息。给出了解释低和高$z$星系的简单公式。
2019-08-20 astro-ph.GA
The ALPINE-ALMA [CII] Survey: Unveiling the baryon evolution in the ISM of $z\sim5$ star-forming galaxies
本文利用化学演化模型分析ALPINE巡天中98个z~5恒星形成星系,发现头重初始质量函数模型可重现93%的星系气体与尘埃含量,显著优于Chabrier IMF的65%,并揭示II型超新星、尘埃增长及星系外流在早期宇宙重子演化中的关键作用。
2024-12-03 astro-ph.GA
The Semi-forbidden CIII]$λ$1909Å~ Emission in the Rest-Ultraviolet Spectra of Green Pea Galaxies
我们利用哈勃空间望远镜(HST)上的空间望远镜成像光谱仪(STIS)观测了绿豌豆星系在0.13 < z < 0.3处的半禁态CIII]发射。我们在7/10的星系中探测到CIII]发射,其CIII]等效宽度范围为2- 10 μ m。观测到的CIII]发射线强度与光电离模型的预测一致,该模型考虑了年轻恒星年龄< 3- 500万年,高电离参数(logU > -2)的双星恒星演化效应。来自年轻大质量恒星的硬电离辐射,以及低金属丰度时的高星云温度可以解释观测到的[OIII]和[CIII]发射线的高等效宽度。绿豌豆星系的Ly $α$和CIII]等效宽度之间没有明显的相关性,观测到的散射可能是由于Ly $α$相对于中性气体的光学厚度的变化。绿豌豆星系很可能是密度束缚的,我们研究了CIII]发射对莱曼连续光学厚度的依赖性。在我们的样本中,潜在的LyC泄漏星系具有很高的CIII]等效宽度,只有在小于300万年的星暴年龄和比非泄漏星系更硬的电离光谱下才能再现。在具有类似金属丰度和电离参数的星系中,对于那些光学厚度比LyC更高的星系,CIII]等效宽度似乎更强,正如光电离模型所预期的那样。需要进一步研究更大样本的CIII]-发射体,以校准CIII]发射对LyC辐射逃逸的依赖性,并使CIII]诊断能够应用于再电离时期的星系。
2020-06-11 astro-ph.GA
The Herschel Dwarf Galaxy Survey: I. Properties of the low-metallicity ISM from PACS spectroscopy
远红外线是星际介质物理条件的关键示踪剂,并正在成为整个宇宙星系的主力诊断。我们的目标是解释的差异和趋势,观察到的FIR线发射的矮星系相比,更富含金属的星系。我们目前的Herschel PACS光谱观测的CII 157 μ m,OI 63和145 μ m,OIII 88 μ m,NII 122和205 μ m,和NIII 57 μ m的精细结构冷却线在一个样本的48个低金属丰度恒星形成星系的保证时间关键计划矮星系巡天。我们将PACS线比率和线到LTIR比率与LTIR、LTIR/LB、金属丰度和FIR颜色相关联,并用多云辐射转移模型解释ISM条件和相填充因子方面观察到的趋势。我们发现,FIR线一起占高达3%的LTIR和恒星形成区主导的整体发射矮星系。与富含金属的星系相比,OIII/NII 122和NIII/NII 122的比值很高,表明辐射场很硬。在光解离区(PDR),CII/OI 63比略高于富金属星系,随着金属丰度的增加而略有增加,OI 145/OI 63比通常低于0.1,表明光学深度效应在探测尺度上应该很小。OIII/OI 63的比值可以作为电离气体/PDR填充因子的指标,在矮星系中发现比富含金属的星系高4倍。高CII/LTIR,OI/LTIR,和OIII/LTIR的比例,随着LTIR和LTIR/LB的增加而降低,被解释为中等FUV场和低PDR覆盖因子的组合。低金属丰度矮星系的I…
2015-02-10 astro-ph.GA
A survey of high-$z$ galaxies: SERRA simulations
我们介绍了SERRA,一套放大高分辨率($\sim 10\,\rm pc$)宇宙学模拟,包括非平衡化学和飞行中的辐射传输。输出后处理,以获得星系UV+FIR连续谱和发射线的属性。将结果与可用的多波长数据进行比较以约束物理性质(例如,恒星形成率,恒星/气体/尘埃质量,金属丰度)的高红移$6 \lesssim z \lesssim 15$星系。这篇旗舰论文的重点是$z=7.7$子样本,包括202个具有恒星质量$10^7 M_\odot \lesssim M_\star \lesssim 5\times 10^{10}M_\odot$的星系,以及从年轻低质量星系的${\rm sSFR} \sim 100\,{\rm Gyr}^{-1}$到老年大质量星系的$\sim 10\,{\rm Gyr}^{-1}$的特定恒星形成。在这个红移,SERRA星系是典型的爆发,也就是说,它们位于施密特-肯尼库特关系的一个因素$κ_s = 3.03^{+4.9}_{-1.8}$,与最近的发现一致的[OIII]和[CII]发射体在高$z$。它们也表现出相对较大的${\rm IRX} = L_{\rm FIR}/L_{\rm UV}$值,这是由于它们的紧凑/clusional形态有效地阻挡了恒星的紫外光度。请注意,这一结论可能会受到分子云水平上空间分辨率不足的影响。我们确认早期星系的关系是标准的$\rm [CII…
2022-05-04 astro-ph.CO astro-ph.GA
No evidence for enhanced [OIII] 88um emission in a z~6 quasar compared to its companion starbursting galaxy
本文介绍了z=6.08的类星体CFHQS J2100-1715及其尘埃遮蔽的星暴伴星系(投影距离:~60 kpc)中[OIII] 88 μ m谱线和热红外连续辐射的ALMA波段8观测结果。每个星系都以大于100 M太阳/年的速度形成尘埃遮蔽的恒星,但只有类星体显示出吸积10^9 M太阳黑洞的证据。因此,我们可以比较星际介质的性质在不同的星系环境中的两个物理相关的对象,大爆炸后的~1 Gyr。在两个系统中都检测到了来自电离气体的明亮的[OIII] 88 μ m发射;位置和线宽与早期的[CII]测量结果一致,表明两条线在星系尺度上追踪相同的引力势。两个源的[OIII] 88 μ m/FIR光度比都落在类似尘埃温度的本地亮红外星系中观察到的上限范围内,尽管类星体的比率小于伴星。这表明类星体的气体电离(预计会导致强烈的光学[OIII] 5008 A发射)并不主要决定类星体的FIR [OIII] 88 um光度。这两个推断的光子数所需的创建O++和典型的线比可以占不调用极端(头重脚轻)恒星的初始质量函数在两个源的星爆。
2018-11-30 astro-ph.GA
Amaryllis: a digital twin of the earliest galaxies in the Universe
Scuola Normale Superiore(高等师范学院);Dipartimento di Fisica “Enrico Fermi”, Universitá di Pisa(比萨大学物理系)
Amaryllis通过模拟揭示了超早期星系的形成机制,展示了高金属度和电离条件如何导致极端远红外线比值及盘状结构的形成。
2026-01-16 astro-ph.GA
The nature of the interstellar medium of the starburst low-metallicity galaxy Haro11: a multi-phase model of the infrared emission
我们的目标是描述红外明亮的低金属量星系Haro 11的多相ISM,解剖光电离和光解离气体成分。我们目前的观察中,远红外精细结构的冷却线与斯皮策/IRS和赫歇尔/PACS光谱仪。我们使用的光谱合成代码云有条不紊地模拟电离和中性气体从这些线的起源。我们发现,中红外和远红外线占总的红外光度L_TIR的1%。Haro 11的最亮谱线[OIII]为88 μ m,L_[OIII]/L_TIR约为0.3%,[NeIII]/[NeII]和[SIV]/[SIII]比值较高。由于它们的不同起源,所观察到的线需要一个多相建模,包括:一个紧凑的HII区域,密集的碎片光解离区域(PDR),扩散扩展的低电离/中性气体,其体积填充因子至少为90%,和多孔温暖的尘埃在恒星源附近。为了更真实地描绘Haro 11的ISM,我们需要模拟clusified源和气体结构。我们结合这4个模型分量解释了17条谱线的发射,通过其光谱能量分布研究了星系的全球能量平衡,并建立了相位质量清单。虽然Haro 11的离子发射谱线基本上来自致密的HII区成分,但需要扩散的低电离气体来解释[NeII],[NII]和[CII]线强度。[OIII] 88 um的线强度没有被我们的模型完全再现,暗示可能存在另一种低密度高电离介质。[OI]发射与低覆盖因子的密集PDR一致,并且我们没有发现X射线主导成分的证据。PDR成分仅占[CII]排放量的10%。
2012-09-04 astro-ph.CO astro-ph.GA
Interpreting ALMA Observations of the ISM During the Epoch of Reionisation
我们目前的宇宙学,辐射流体动力学模拟星系形成的时期,再电离的努力对建模的星际介质(ISM)和解释ALMA观测。模拟和没有恒星辐射进行了比较,在大(百万秒差距),中间(几十千秒差距),和小(子千秒差距)尺度。在大尺度上,星系周围的致密区域在紫外光子穿透空隙之前首先恢复;然而,大量的中性气体仍然存在于晕中。中性气体的空间分布是高度动态的,并且与年龄超过几百万年的恒星存在反相关。对于我们具体的反馈实现,大多数金属保持在晕的维里半径内,并且它们按质量成比例地分布在电离和中性介质上。对于我们质量最大的星系${\rm M_h}\sim10^{11}$ M $_{\odot}$,大部分的CII和OI质量与冷中性团块有关。NII更分散,并在较温暖的气体中产生,而OIII则在具有较高电离参数的较热气体中产生,由光加热和超新星产生。如果ISM中存在较小的高金属丰度气体,那么这些离子的发射可能会被ALMA观测到,而星系的低金属丰度可能会导致这些系统低于本地[CII]-SFR关系。尘埃的存在会导致UV/Ly $α$和[CII]发射之间的空间偏移,正如Maiolino等人最近的观测所表明的那样。[OIII]可能在空间上与这两个分量偏移,因为它来自密度-温度相空间的不同部分。
2017-03-21 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
Spatially resolved Kennicutt-Schmidt relation at z~7 and its connection with the interstellar medium properties
利用ALMA观测和GLAM贝叶斯模型,研究再电离时期5个Lyman Break Galaxies在sub-kpc尺度上的气体性质与KS关系偏离,发现其中心星暴区气体消耗极快且具有更高密度与金属丰度。
2023-09-14 astro-ph.GA
First Results from the $Herschel$ and ALMA Spectroscopic Surveys of the SMC: The Relationship Between [CII]-bright Gas and CO-bright Gas at Low Metallicity
小麦哲伦云(SMC)提供了唯一的实验室来研究分子气体的结构,在高分辨率和低金属丰度。我们目前的结果,从赫歇尔光谱调查的SMC(HS $^{3}$),映射的关键远红外冷却线[CII],[OI],[NII]和[OIII]在五个恒星形成区,和新的ALMA 7米阵列地图的$^{12}$ CO和$^{13}$ CO $(2-1)$覆盖重叠的四个HS $^{3}$地区。我们在所有映射的区域中检测[CII]和[OI]。这些数据使我们能够比较分子云的结构和周围的光解区域使用$^{13}$ CO,CO,[CII]和[OI]发射在$<10$ "($<3$ pc)尺度。我们估计Av使用远红外热连续辐射尘埃和发现的CO/[CII]的比率达到银河系的值在高A $_{V}$在云的中心和下降到$\sim{1/5-1/10}\times$银河系的值在郊区,表明存在的半透明的分子气体没有跟踪明亮的CO排放。我们估计的分子气体跟踪明亮的[CII]发射在低A $_{V}$和明亮的CO发射在高A $_{V}$的量。我们发现,大多数的分子气体是在低A $_{V}$和跟踪明亮的[CII]发射,但微弱的CO发射似乎延伸到我们估计的H $_{2}$到HI过渡发生。通过将我们的H $_{2}$气体估计值转换为CO到H $_{2}$转换因子($X_{CO}$),我们表明,$X_{CO}$主要是一个函数的A $_{V}$,与模拟和模型…
2018-01-10 astro-ph.GA
Galaxies into the Dark Ages
我们考虑了当前和未来的大型设施在2 mm至3 mm波长下运行的能力,以探测和成像来自星系的[CII] 158,$μ$ m线进入宇宙“黑暗时代”($z \sim 10$至20)。[CII]线可能被证明是一个强大的工具,在确定光谱红移,星系动力学,为第一个星系。我们强调,这种极端红移星系的性质,甚至存在,仍然在星系形成的开放性问题的前沿。在40小时内,ALMA具有探测中等金属丰度、活跃的恒星形成星系[ $Z_A = 0.2\,Z_{\odot}$ ;恒星形成率(SFR)= 5,$M_\odot$,yr $^{-1}$ ]的积分[CII]线发射的灵敏度,在$z = 10$的显著性为6 $σ$。下一代甚大阵列(ngVLA)将探测银河系类恒星形成率星系($Z_{A} = 0.2\,Z_{\odot}$,SFR = 1\,$M_\odot$ \,年$^{-1}$)的积分[CII]线发射,在$z = 15$,显著性为6 $σ$。成像模拟表明,ngVLA可以确定活跃的恒星形成星系在$z \sim 15$,如果它们存在的旋转动力学。基于我们对极端红移宇宙的非常有限的知识,我们计算了在$z \sim 10$到20的[CII]发射的盲测体积测量中的计数率。盲测中的检测率将是缓慢的(每40小时指向一次)。然而,这些观察结果非常适合搜索。我们比较[CII]与[OIII] 88 $μ$ m线,和其他辅助信息,…
2017-09-06 astro-ph.GA
Emission-line properties of IllustrisTNG galaxies: from local diagnostic diagrams to high-redshift predictions for JWST
我们计算合成,静止帧光学和紫外(UV)发射线的星系人口在红移从z $\approx$ 0到z=8在一个完整的宇宙学框架。我们实现这一目标的耦合,在后处理,宇宙学的IllustrisTNG模拟与新一代的星云发射模型,占线发射年轻的恒星,后渐近巨分支(PAGB)的恒星,吸积黑洞(BH),并首次快速辐射冲击。由不同电离源控制的模拟星系的光发射线性质与经典诊断图的预期基本一致,反映了在固定的[NII]/H $α$下观测到的[OIII]/H $β$的增加以及H $α$、[OIII] $\lambda5007$和[OII] $\lambda3727$光度函数从z $\approx$ 0到z $\sim$ 2的演化。在更高的红移,我们发现,发射线星系人口占主导地位的恒星形成和活跃的星系,与冲击和PAGB占主导地位的星系可以忽略不计的分数。我们突出10个紫外诊断图能够鲁棒地确定在高红移星系的主导电离源。我们还计算了几个光学和紫外线光度函数从z=4到z=7的演变,以及预计在詹姆斯韦伯太空望远镜上的NIRSpec仪器的深,中分辨率光谱观测中每个视场可检测到的星系数量。我们发现,2小时长的暴露足以实现H $α$和[OIII] $\lambda5007$发射体的无偏普查,而H $β$至少需要5小时,甚至10小时也只能检测到逐渐变小的[OII] $\lambda3727$部分,OIII] $\lambda1…
2022-12-05 astro-ph.CO astro-ph.GA
The LMC+ SOFIA Legacy Program
为了阐明低金属丰度对恒星形成活动、反馈和低金属丰度环境的星际介质的影响,SOFIA观测了我们邻近的一个40' x 20'(60 pc x 30 pc)面积的贫金属大麦云云,面积为158微米[CII]和88微米[OIII],目标是剑鱼座30号以南的南分子脊。我们发现广泛的[CII]发射在该地区,其中包括各种各样的本地物理条件,从明亮的致密恒星形成区域以外的低密度环境,其中大部分不对应于CO结构。初步分析表明,大部分的分子氢是在CO暗气体成分。
2023-02-28 astro-ph.GA
Far-infrared line spectra of Seyfert galaxies from the Herschel-PACS Spectrometer
本文介绍了用Herschel-PACS光谱仪对26个Seyfert星系远红外精细结构谱线的光谱观测。这些观测得到了Spitzer-IRS和Herschel-SPIRE光谱学的补充。OIII,NII,SIII和NeV线的比率已被用来确定在电离气体区域的电子密度。用SPIRE观测到的CI线已被用于测量中性气体的密度,而OI线提供了密度低于10000 cm-3的气体温度的测量。利用OI 145/63 μ m和SIIII 33/18 μ m谱线比,我们发现温度与气体密度存在反相关关系。使用各种精细结构线比,我们发现,密度分层是常见的,在这些活动星系。平均而言,电子密度随着产生NII、SIII和NeV发射的离子的电离电势而增加。红外发射线部分出现在窄线区(NLR)的AGN中央引擎的光电离,部分在HII地区的热恒星的光电离和部分在中性气体的光解离区(PDR)。我们试图通过比较我们的发射线比的经验和理论值,分离的贡献,在这些不同的区域中产生的线发射。特别地,我们尝试用Spitzer和Herschel线的组合来分离活动星系核和恒星形成的贡献,发现除了已知的中红外线比外,OIII 88 um/OIV 26 um的混合中红外/远红外线比可以可靠地区分这两个辐射区域,而CII 157 um/OI 63 um的远红外线比只能温和地区分这两个区域。通过比较观测到的CII 157 μ m/NII 205 μ …
2014-11-05 astro-ph.GA
The AGN nature of strong CIII emitters in the Early Universe with JWST
INAF – Osservatorio Astronomico di Roma(意大利国家天体物理研究所罗马天文台);Dipartimento di Fisica, Università di Roma Sapienza(罗马第一大学物理系);Physics Department, Tor Vergata University of Rome(罗马托尔维加塔大学物理系);Institute of Physics, Laboratory for Galaxy Evolution and Spectral Modelling, EPFL(洛桑联邦理工学院星系演化与光谱建模实验室物理研究所);University of the Pacific(太平洋大学);Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC)(安达卢西亚天体物理研究所);Department of Physics and Astronomy, University of Kansas(堪萨斯大学物理与天文学系);Department of Astronomy and Astrophysics, The Pennsylvania(宾夕法尼亚大学天文学与天体物理学系)
利用JWST研究早期宇宙中强CIII发射体的AGN性质,发现高红移星系中AGN活动显著,揭示了CIII发射线强度随红移的演化特征。
2025-12-18 astro-ph.GA
Metallicity calibrations of low star-forming galaxies: the influence of a stochastic IMF
我们提出了一个初始质量函数的后果,随机抽样的主要发射线用于气相金属丰度估计在河外来源的研究。我们使用的随机恒星星族代码SLUG和光电离代码云表明,随机采样的质量函数的大规模结束可以导致明确的变化,在相对生产的高能发射线,如[OIII]相对于巴耳末线。我们使用此研究对Te、N2 O2、R23和O3 N2金属丰度校准品的影响。我们发现,IMF的随机抽样导致系统的O/H的高估的星系与低恒星形成率(< $10^{-3}$ M $_\odot$ /yr)时,使用N2 O2,R23和O3 N2强线方法,和低估时,使用Te方法对太阳下的星系的金属丰度。我们指出,虽然SFR(Ha)的SFR(UV)的比例可以用来识别系统的初始质量函数可能是不充分的采样,它不提供足够的信息,以充分纠正在低恒星形成率的金属丰度校准。因此,在选择这些系统中的金属丰度指标时必须小心,N2 O2指标证明是我们测试的指标中最可靠的,SFR = $10^{-4}$ M $_\odot$ /年和太阳金属丰度的模型的偏差为0.08 dex。
2017-05-29 astro-ph.GA
Ionized gas kinematics and chemical abundances of low-mass star-forming galaxies at $z\sim 3$
本文通过分析35个z~3低质量恒星形成星系的[OIII]发射线,揭示了其低金属丰度、高C/O比及普遍存在的电离气体外流,并发现外流强度与恒星形成面密度相关,表明恒星反馈对气体移除的调控作用。
2023-06-12 astro-ph.GA
Constraining the ISM properties of the Cloverleaf quasar host galaxy with Herschel spectroscopy
本文介绍了在z=2.56的三叶草类星体中对远红外线精细结构线[CII]158 $μ$ m、[OI]63 $μ$ m、[OIII]52 $μ$ m和[SiIII]35 $μ$ m的赫歇尔观测,并将它们与已发表的数据结合起来分析了该系统中的致密星际介质(ISM)。观察到的[CII]158 $μ$ m、[OI]63 $μ$ m和FIR连续通量比用光解区(PDR)模型再现,该模型的特征在于中等远紫外(FUV)辐射场$G_0=$ 0.3-1 $\times10^3$和原子气体密度$n_{\rm H}=$ 3-5 $\times10^3$ cm $^{-3}$,这取决于电离气体对[CII]158 $μ$ m的贡献。利用对[NII]122 $μ$ m跃迁的地面观测,我们评估了活动星系核(AGN)窄线区(NLR)对[CII] 158 $μ$ m通量的贡献,发现NLR对观测到的[CII]158 $μ$ m通量的贡献最多为20-30%.从原子线推断的PDR密度和远紫外辐射场与CO发射不一致,表明分子气体激发不仅仅是通过局部恒星形成的紫外加热提供的,而是需要额外的热源。探讨了活动星系核的X射线加热,我们发现,X射线主导区(XDR)模型,结合PDR模型,可以匹配CO冷却没有过度生产观测FS线发射。虽然这种XDR/PDR解决方案是有利的,因为在立体式中X射线和恒星形成的证据,我们还研究了温暖分子气体的替代品…
2016-10-02 astro-ph.GA
CLASSY IV: Exploring UV diagnostics of the interstellar medium in local high-$z$ analogs at the dawn of the JWST era
COS Legacy Archive Spectroscopic SurveY(CLASSY)HST/COS Treasury计划提供了第一个高分辨率的光谱目录,其中包括45个紫外(1200- 2000 nm)的局部高z类似物,以研究它们的恒星和气体性质。我们提出了一个紫外星际介质(ISM)诊断工具包,分析CLASSY光谱的主要发射线(即,NIV] $λλ$ 1483,87,CIV $λλ$ 1548,51,HeII $λλ$ 1640,OIII] $λλ$ 1661,6,SiIII] $λλ$ 1883,92,CIII] $λλ$ 1907,9)。具体来说,我们专注于我们的调查提供准确的诊断红化,电子密度和温度,气相金属性和电离参数,考虑到不同的电离区的ISM。我们使用著名的光学诊断校准我们的UV工具包,分析所有CLASSY目标的存档光谱。我们发现,UV密度诊断估计的ne值高出约1-2倍(例如,ne(CIII] $λλ$ } 1907,9)~10 $^4$ cm $^{-3}$)比从它们的光学对应物推断的那些(例如,ne([SII] $λλ$ 6717,31)~10 $^2$ cm $^{-3}$)。从混合比率OIII] $λ$ 1666/[OIII] $λ$ }5007导出的Te证明是可靠的Te诊断,12+log(O/H)的差异在~ $\pm$ 0.3 dex内。我们还研究了恒…
2022-09-21 astro-ph.GA
Emission-Line Diagnostics at z>4: [OIII]λ4363/Hγ
本文利用JWST/NIRSpec观测90个z>4星系,基于[OIII]/Hγ与[NeIII]/[OII]诊断图定义AGN/SF分类线,发现[NeIII]/[OII]比值可将星系分类延伸至z∼6,并揭示BLAGN具有更高电离特征。
2025-02-05 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