NOEMA探测红移z=7.1处具有2175Å紫外消光特征的星系中的[CII]和尘埃含量
NOEMA probes the [CII] and dust content in a 2175Å UV Bump Galaxy at $z=7.1$
- Astrophysics Research Institute, Liverpool John Moores University（利物浦约翰摩尔斯大学天体物理研究所）
- Cosmic Dawn Center (DAWN)（宇宙黎明中心（DAWN））
- Niels Bohr Institute, University of Copenhagen（哥本哈根大学尼尔斯·玻尔研究所）
- Max-Planck-Institut für Astronomie（马克斯·普朗克天文学研究所）
- Department of Astronomy, University of Wisconsin-Madison（威斯康星大学麦迪逊分校天文系）
- Centro de Astrobiología (CAB), CSIC-INTA（西班牙国家航空航天技术研究所/西班牙高等科学研究理事会天体生物学中心）
- Department of Physics, University of Oxford（牛津大学物理系）
- Kavli Institute for Cosmology, University of Cambridge（剑桥大学卡弗里宇宙学研究所）
- Cavendish Laboratory, University of Cambridge（剑桥大学卡文迪许实验室）
机构由 AI 辅助整理，请以论文原文为准。
AI总结：
通过NOEMA对z=7.1星系GNWY-7379420231的观测，探测到[CII]发射线，结合非探测的尘埃连续谱，表明该星系为近期恒星形成上升的正常再电离纪元星系，其紫外消光特征可能源于尘埃颗粒碎裂或视线排列。
AI中文摘要：
在红移z>6处探测到2175Å紫外消光特征对现有的尘埃形成模型提出了挑战，表明在宇宙诞生后的第一个十亿年内，小尺寸碳质尘埃颗粒可能快速形成。我们展示了首次直接尝试将远红外（FIR）观测与再电离纪元（EoR）中的紫外消光特征联系起来的成果，通过NOEMA对红移z=7.108处的星系GNWY-7379420231的观测，该星系展现出z>4时已知最强的紫外消光特征。我们在z_[CII]=7.1078±0.0005处以5.1σ的显著性探测到[CII] 158μm发射线，与由[OIII] λ5007Å谱线推导出的红移高度一致。[CII]光度暗示SFR_[CII]=16.2^{+5.8}_{-5.5} M_sun yr^{-1}，与短时标恒星形成率示踪剂如尘埃修正的SFR_Hα=18.0±3.9 M_sun yr^{-1}以及来自SED拟合的SFR_10Myr=20.5^{+3.8}_{-5.0} M_sun yr^{-1}一致。尘埃连续谱未被探测到，表明被遮蔽的恒星形成率SFR_IR<32 M_sun yr^{-1}，尘埃质量M_d<5.3×10^6 M_sun（M_d/M_*<2%）。最后，由[CII]推导的动力学质量log10(M_dyn/M_sun)=8.95^{+0.51}_{-0.66}和恒星质量log10(M_*/M_sun)=8.39_{-0.09}^{+0.13}表明这是一个富含气体、质量中等的星系。综合这些结果排除了GNWY-7379420231是一个重度尘埃遮蔽或大质量星系的可能性，而更可能是一个近期恒星形成活动上升的‘正常’再电离纪元星系。我们的结果表明，弥漫、湍流星际介质中较大尘埃颗粒的高效碎裂和/或幸运的视线方向排列可能是解释GNWY-7379420231紫外消光特征所需的条件。
英文摘要：
The detection of the $2175$Å UV bump at $z>6$ challenges existing models of dust formation, suggesting rapid formation of small carbonaceous dust grains within the first billion years of cosmic time. We present the results of the first direct attempt at linking far-infrared (FIR) observations to the UV bump within the Epoch of Reionisation (EoR), through NOEMA observations of GNWY-7379420231 at $z=7.108$, a galaxy exhibiting the strongest known UV bump feature at $z>4$. We detect the [CII] 158$μ$m emission line at 5.1$σ$ at $z_\mathrm{[CII]} = 7.1078 \pm 0.0005$, in excellent agreement with the redshift derived from the [OIII] $λ5007$Å line. The {\cii} luminosity implies $\mathrm{SFR}_\mathrm{[CII]}=16.2^{+5.8}_{-5.5}M_\odot \mathrm{yr}^{-1}$, consistent with short timescale SFR tracers such as dust corrected $\mathrm{SFR}_\mathrm{Hα}=18.0\pm3.9 M_\odot \mathrm{yr}^{-1}$ and $\mathrm{SFR}_\mathrm{10~Myr}=20.5^{+3.8}_{-5.0}M_\odot \mathrm{yr}^{-1}$ from SED fitting. The dust continuum is not detected suggesting an obscured SFR of $\mathrm{SFR}_\mathrm{IR} < 32 ~M_\odot \mathrm{yr}^{-1}$ and a dust mass of $M_\mathrm{d} < 5.3\times10^6 ~M_\odot$ $(M_\mathrm{d}/M_\star<2\%)$. Finally, the [CII]-derived dynamical mass of $\log_{10}(M_\mathrm{dyn}/M_\odot)=8.95^{+0.51}_{-0.66}$ and stellar mass of $\log _{10}\left(\mathrm{M}_{\star} / \mathrm{M}_{\odot}\right) = 8.39_{-0.09}^{+0.13}$ suggest a gas-rich moderately massive galaxy. Taken together these results rule out GNWY-7379420231 being a heavily dust obscured or massive galaxy, but rather a `normal' EoR galaxy with a recent upturn in star-formation. Our results suggest efficient shattering of larger dust grains in the diffuse, turbulent ISM and/or fortunate line of sight alignment are needed to explain the UV bump properties of GNWY-7379420231.
