Prospects for Measuring the Mass of Black Holes at High Redshifts with Resolved Kinematics Using Gravitational Lensing
测量黑洞质量的最可靠方法,即气体和恒星的空间分辨运动学,目前仅限于附近的星系。阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列(ALMA)和具有毫角秒分辨率的30米级望远镜(30米望远镜,巨型麦哲伦望远镜和欧洲极大望远镜)预计将这种测量扩展到更大的距离。在这里,我们研究的可能性,利用强引力透镜提供的角放大测量黑洞质量在高红移(z~ 1-6),使用解决气体运动学与这些仪器。我们发现,在~15%和~20%的强透镜星系,内部25和50 pc可以解决,允许质量的~ $10^8 M_{\odot}$黑洞动态测量ALMA,如果适度明亮的分子气体存在于这些小半径。鉴于在目前的毫米巡天和未来的光学巡天中发现了大量的强透镜,这一部分可以构成一个统计上显着的人口研究的M- $σ$关系在高红移的演变。
2014-08-15 astro-ph.CO astro-ph.GA
A Heavy Seed Black Hole Mass Function at High Redshift -- Prospects for LISA
本研究利用Renaissance模拟分析高红移重种子黑洞的形成与增长,发现早期黑洞难以快速增长,但其并合信号可被LISA探测,预计每年观测到约10起并合事件。
2025-01-28 astro-ph.GA
Probing cosmic chemical enrichment with next-generation gravitational-wave observatories
本文提出利用下一代引力波探测器观测不同金属度偏好的BBH子种群,以同时约束高红移恒星形成率与金属度分布。
2025-02-18 astro-ph.GA astro-ph.HE gr-qc
Prospects for extending the Mass-Metallicity Relation to low mass at high redshift: a case study at z~1
我们报告了一个低质量(log $(M_*/M_\odot)=8.62^{+0.10}_{-0.06}$)恒星形成星系在$z=0.997$的J-波段MOSFIRE光谱,显示在强H $α$线旁边检测到[NII]和[SII]。我们推导出一个气相金属丰度的日志$(\text{O}/\text{H})=7.99^{+0.13}_{-0.23}$,把这个对象在一个区域的$M_* - Z$空间是稀疏的人口在这个红移。此外,在这个$M_* - z$制度中,许多现有的金属丰度测量仅来自[NII]/H $α$(N2),这是一种广泛用于高红移金属丰度研究的诊断方法,尽管电离参数具有已知的强简并性,并导致较大的系统不确定性。我们证明,即使在[NII]和[SII]处于检测限并且与[NII]/[SII]比相关的测量不确定度很高(S/N~3)的情况下,更复杂的Dopita等人的诊断通过减少电离参数引起的系统不确定度而提供了与N2相比改进的约束。然而,这种方法不能消除与氮氧丰度比的随机或系统变化相关的不确定性。虽然这种方法改进了N2,但将金属丰度研究扩展到这种低质量区域的未来进展将需要更大的样本以允许随机变化,以及仔细考虑矮星系在所有物理参数中的全球趋势,而不仅仅是金属丰度。
2019-09-10 astro-ph.GA
Polycyclic Aromatic Hydrocarbons (PAHs) in the High-redshift Universe: Prospect of the PRIMA FIRESS low-resolution spectroscopy
本研究模拟PRIMA/FIRESS的PAH观测光谱,探究其高红移星系观测能力,发现其探测效率优于VLA的CO观测,可探测到再电离末期的PAH发射,还可用于原星系团的PAH测绘。
2025-09-02 astro-ph.GA
Prospects for detecting CII emission during the Epoch of Reionization
我们产生模拟发射的原子CII线在大的天空领域,以确定目前的前景映射这条线在高红移时代的再电离。我们估计的CII线强度,红移的演变和空间波动的观测关系CII发射和SFR在星系的频率范围为200 GHz至300 GHz的。我们得到了${\rm I_{\rm CII}=(4 \pm 2)\times10^{2}\, Jy\, \rm sr^{-1}}$的CII发射在红移范围$z\, \sim\, 5.3\, -\, 8.5$的频率平均强度。在这个频率范围内观测CII发射,会受到低红移发射线的污染,特别是CO旋转线。对于相关的频率范围内,我们估计CO污染(起源于从星系在$z\, <\, 2.5$发射),使用模拟,是${\rm I_{\rm CO} \approx 10^{3}\, Jy \, sr^{-1}}$和独立确认的结果的基础上的观测关系。我们生成的地图作为角度和频率的函数,使用CII和CO排放的详细模拟跨越几个红移,以适当地考虑到观测管道和光锥效应。为了减少前景污染,我们发现,我们应该掩盖星系的红移低于$\sim 2.5$与CO(J:2-1)CO(J:6-5)线的CO流量高于${\rm 5\times 10^{-22}\, W\ m^{-2}}$或AB星等低于${\rm m_{\rm K}\, =\, 22}$。我们估计,额外的连续污染的顺序为${\rm 10^{5}\, Jy\,…
2015-05-21 astro-ph.CO astro-ph.GA
Prospects for detecting cosmic filaments in Lyman-alpha emission across redshifts $z=2-5$
本文利用 Illustris-TNG50 模拟和 VLT/ELT 模拟图像,研究红移 $z=2-5$ 宇宙纤维状结构 Ly$α$ 辐射的可探测性,发现 ELT 将比 VLT 显著提升对星系外弥散中性氢纤维状结构的探测能力。
2025-04-03 astro-ph.GA
Prospects for distinguishing galaxy evolution models with surveys at redshifts $z \gtrsim 4$
最近出现了许多半经验的星系形成模型来解释高$z$星系光度函数,并对未来的星系巡天进行预测。一个常见的方法假设一个“通用的”恒星形成效率,$f_{\ast}$,独立于宇宙时间,但强烈依赖于暗物质晕的质量。虽然这类模型在匹配宇宙历史上的观测结果方面非常成功,但简单的恒星反馈模型确实预测了$f_{\ast}$的红移演化,并且通常用于半解析模型。在这项工作中,我们校准了一套通用的$f_{\ast}$和反馈调节模型,以同一套休息紫外$z \gtrsim 4$观测,并发现一个快速的,$\sim (1+z)^{-3/2}$下降的尘埃生产和恒星形成的占空比的效率需要调和反馈调节模型与当前的观测。通过构造,这些模型在静止紫外光度函数和颜色方面与通用$f_{\ast}$模型几乎相同。因此,区分这些竞争的情况下,唯一的方法是通过(一)改进的约束星系的集群-通用和反馈调节模型不同的预测星系偏差的$0.1 \lesssim Δ\langle b \rangle \lesssim 0.3$在$4 \lesssim z \lesssim 10$ -或(ii)独立的约束尘埃含量和/或占空比的恒星形成。这表明,对高$z$星系的“尘埃"和”爆发“的改进约束不仅会增加高$z$星系中恒星形成的给定模型的清晰度,而且会从根本上决定我们首先识别正确模型的能力。
2020-10-27 astro-ph.CO astro-ph.GA
Evolution of the cold gas fraction and the star formation history: Prospects with current and future radio facilities
最近的研究表明,冷中性气体的丰度可能遵循与恒星形成历史相似的演化过程。这是物理上的动机,因为恒星是由中性气体的这种成分形成的,如果是这样的话,将解决长期存在的问题,即在宇宙历史上中性气体的总丰度和恒星形成活动之间存在明显的差距。无线电波段21厘米吸收跟踪冷气体,并与莱曼α吸收,跟踪所有的气体,提供了一个测量冷气体分数或自旋温度的比较。最近的研究表明,自旋温度(随吸收体/发射体范围的比值简并)似乎与恒星形成密度反相关,在0 < z < 3的红移范围内经历类似于恒星形成速率的陡峭演化,而总中性氢几乎没有演化。在z > 3以上,SFR随红移而急剧下降,21 cm的数据不足以确定自旋温度是否继续跟随SFR。了解这一点对于确定冷中性气体是否在宇宙历史上追踪恒星形成至关重要。我们探索了解决这个问题的可行性与21厘米的观测最大的当代样本的可靠阻尼莱曼α吸收系统,并得出结论,虽然今天最大的射电干涉仪可以达到所需的灵敏度在z < 3.5,平方公里阵列需要探测到更高的红移。
2018-07-23 astro-ph.GA
Distribution of satellite galaxies in high redshift groups
我们使用从大天文台起源深度巡天(GOODS)中选择的红移在0.4和1.0之间的星系群来研究卫星星系的颜色形态特性,并调查卫星星系的分布与其中心星系的取向之间可能的对齐。我们证实了在这个红移范围内卫星星系的双峰颜色和形态类型分布:红色和蓝色类分别对应于早期和晚期形态类型,早期类型的卫星平均比晚期类型的更亮。此外,中心星系与卫星星系之间存在{ \it形态一致性}:具有早型中心星系的星系群中早型卫星星系的比例高于具有晚型中心星系的星系群。这种效应在与中央星系的距离较小时更强。我们发现早期型中心星系的长轴与其卫星系统之间有轻微的对准信号,而晚期型中心星系的长轴与其卫星系统之间没有明显的对准信号,我们在星系团形状演化的背景下讨论了对准信号。
2010-06-04 astro-ph.GA
Simulating Binary Primordial Black Hole Mergers in Dark Matter Halos
本文模拟暗物质晕中双原初黑洞(PBH)演化及红移10内的并合率,考虑两体俘获和双星-单体相互作用通道,发现合理假设下后者并合率占优,推进了引力波事件约束PBH性质的理解并对未来探测做了预测。
2025-04-20 astro-ph.CO astro-ph.GA
Detectability of Local Group Dwarf Galaxy Analogues at High Redshifts
本星系群中的矮星系被认为与再电离时期(z>6)最丰富的星系相似。由于它们的接近,可以获得关于这些星系的丰富信息;然而,由于它们的表面亮度较低,在高红移下探测它们的祖先是具有挑战性的。我们比较这些矮星系的物理特性,在高红移使用哈勃太空望远镜和斯皮策观测检测到的星系,并考虑即将到来的詹姆斯韦伯太空望远镜的前景检测高红移类似物的这些星系的承诺。
2015-10-07 astro-ph.CO astro-ph.GA
The detection and characterization of highly magnified stars with JWST: Prospects of finding Population III
本文提出 Muspelheim 模型研究高红移透镜化恒星,指出透镜化样本偏向低温演化阶段恒星,并论证 JWST 在强透镜星系团巡天中探测 z≳6 星族 III 大质量恒星的条件与前景。
2024-08-02 astro-ph.GA
Chemical Abundances in Star-Forming Galaxies at High Redshift
一个星系的金属丰度提供了恒星形成、气体吸积和气体流出的记录,因此是在高红移下所能获得的最具信息量的测量之一。这也是最困难的之一。我回顾了确定遥远恒星形成星系中化学丰度的方法,并总结了1<z<3星系的结果。然后,我专注于质量金属丰度的关系,它的演变与红移,它的用途在约束流入和流出的气体,并结束了简短的讨论,未来的前景金属丰度测量在高红移。
2009-12-02 astro-ph.CO astro-ph.GA
Hubble Frontier Field Clusters and their Parallel Fields: Photometric and Photometric Redshift Catalogs
我们提出了一个多波段分析的六个哈勃前沿场集群和他们的平行领域,生产目录与源测光和测光红移的测量。我们向公众发布这些目录,以及每个领域中最亮星系的星系团内光和模型的地图。这个丰富的数据集涵盖了从0.2到8 $μm$的波长范围,利用哈勃太空望远镜,凯克天文台,甚大望远镜阵列和斯皮策太空望远镜的数据。我们通过向我们的领域注入并恢复具有与真实河外调查相似特征的合成物体来验证我们的产品。测光星表共包含32,000多个条目,在IR加权探测波段中,未混合源的阈值为$\mathrm{mag_{AB}}\sim 29.1$,混合源的阈值为$\mathrm{mag_{AB}}\sim 29$,完整性为50%。通过模板拟合获得的光度红移,并有一个平均的离群分数为10.3\%和散射$σ= 0.067$相比,光谱估计。我们设计的软件在当前工作中进行测试后,将应用于正在进行的和未来调查的新数据集。
2021-03-02 astro-ph.CO astro-ph.GA