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斯皮策·普朗克·赫歇尔红外星系团（SPHerIC）巡天：通过高恒星形成率筛选出的1.3 < z < 3候选星系团
摘要： 在高红移（z > 1.5）范围内，目前缺乏经过光谱确认的星系团及原星系团大样本。发现并表征遥远（原）星系团对于理解大尺度结构的形成机制，以及揭示致密环境中调控恒星形成的物理过程具有重要意义。斯皮策-普朗克-赫歇尔红外星系团巡天（SPHerIC）项目旨在早期组装阶段识别这些特征性暗弱且受尘埃红化的源。我们展示了82个经两步筛选流程验证的1.3 < zp < 3.0星系（原）星系团候选体的斯皮策/IRAC观测数据：(1) 利用普朗克卫星通过颜色筛选出具有最高恒星形成率的源；(2) 采用更高分辨率的赫歇尔数据分离出独立红色源。新增的斯皮策数据能有效探测中心区域的大质量明亮红色星系团星系（BRCGs）。研究发现BRCGs与显著延展且拥挤的IRAC源区域相关，其密度远超场星系。该结果证实了我们的假设——普朗克-赫歇尔源中的BRCGs追踪了早期宇宙中部分最致密且活跃恒星形成的原星系团。基于丰度-质量代理关系估算的平均质量表明，本样本包含部分z ≈ 2时期质量最大的星系团，它们很可能是现今观测到的最大质量星系团的前身。
关键词： 星系：恒星形成，亚毫米波：星系，红外：星系，星系：演化，星系：星系团：一般特性，星系：高红移
更新于2025-09-23 15:23:52
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通过外流驱动空腔的束状莱曼α发射
摘要： 我们研究了Lyα光子通过简化各向异性气体分布的辐射传输过程，这些模型是对常用壳层模型的物理合理拓展。本研究基于以下认知：(i) 壳层模型并非总能复现观测到的Lyα光谱线轮廓；(ii) (典型)壳层模型不允许电离光子逃逸；(iii) 观测与理论均表明星风是更为复杂、具有各向异性的现象。我们考察了倾角对Lyα光谱、相对流量及逃逸分数的影响。研究发现，根据模型参数范围的不同，光子流量会增强/抑制数倍——若忽略尘埃影响，等效宽度也会相应提升同等幅度。总体而言，较低的平均光学深度往往会减弱各向异性的影响（符合预期）。我们发现，在系统速度处偶尔呈现三峰结构的光谱中，其峰值与视线方向上存在低光学深度空腔的现象具有相关性。这对于搜寻高红移星系泄漏的电离光子具有重要意义，因为这些光子也能通过该空腔逃逸。
关键词： 辐射转移，星系：高红移
更新于2025-09-23 15:23:52
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宇宙巧合：24微米选出的赫歇尔多组分源是视线方向的投影。
摘要： 本文研究了混合远红外（FIR）发射星系之间的物理关联性，以确定单碟赫歇尔数据中视线方向投影污染的程度?；谙惹把芯坎⒆魑招油庖挪钅康囊徊糠?，我们在COSMOS天区筛选出一组既具有强FIR辐射（典型值约15毫央斯基）又在赫歇尔250微米波束内混合的星系样本。为每个FIR亮源确定了光谱红移或测光红移，并通过联合概率分布分析其红移概率密度函数，测算出多个FIR亮对应体可能处于一致红移（Δz<0.01）的比例。结果显示：对应体配对中仅有3组（0.4%）存在超过50%概率处于同红移；绝大多数对应体（72%）的红移概率分布完全无重叠。该结论与近期模拟结果高度吻合——单碟观测的FIR天空数据确实会受到显著的视线方向投影效应污染。我们最终判定：对于COSMOS天区经3.6/24微米筛选的FIR亮源样本而言，绝大多数多组分FIR系统实为18.1角秒赫歇尔波束内的视线投影，而非真实物理关联。
关键词： 星系：统计学，星系：星暴，星系：恒星形成，星系：高红移
更新于2025-09-23 15:22:29
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MASSIV：利用SINFONI对VVDS进行的大质量组装巡天调查
摘要： 目标：MASSIV（基于VVDS星系巡天的SINFONI质量组装调查）项目旨在为星系演化所涉及的不同过程寻找约束条件。本研究通过以金属丰度作为恒星形成与相互作用历史的示踪剂，利用化学演化方法增进对星系质量组装的理解。 方法：我们分析了MASSIV星系中可测定金属丰度的完整样本（48个红移z～0.9-1.8的恒星形成星系），并计算了恒星质量、金属丰度和恒星形成率（SFR）等基本参数的积分值。同时将zCOSMOS巡天中相似红移的恒星形成星系样本与MASSIV样本合并研究。我们考察了质量-金属丰度关系的宇宙学演化，以及近邻环境和星系运动学对该关系的影响，随后重点研究了所谓的基本金属丰度关系及其他恒星质量-SFR-金属丰度关联，并验证这些关系是否真正具有基本性（即不随红移演化）。 结果：MASSIV星系符合其中位红移预期的质量-金属丰度关系。但我们发现孤立星系与相互作用星系存在显著差异（与本地星系情况一致）：相互作用星系的金属丰度往往更低。对于恒星质量-SFR-金属丰度关系的研究显示，即便合并zCOSMOS样本后，我们的数据仍呈现极大离散度，这使得确认任何基本关系都较为困难。
关键词： 星系：丰度，星系：高红移，星系：基本参数，星系：演化
更新于2025-09-23 15:22:29
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高红移星系中的[C II] 158微米线发射
摘要： 气体是星系的关键组成部分，为恒星形成提供燃料，不了解其气体特性就无法理解星系的演化。[CII] 158微米精细结构跃迁是冷星际气体的主要冷却谱线，也是恒星形成星系从远红外到米波波段最明亮的发射线之一，几乎不受消光影响。随着ALMA和NOEMA等能探测高红移星系[CII]谱线辐射的设备问世，利用该谱线研究星系气体物理状态及作为z≥4红移处恒星形成率（SFR）指标的研究日益增多。本文采用星系演化半解析模型（G.A.S.）结合光电离代码CLOUDY，预测了4≤z≤8范围内大量星系（z≈5时达25,000个）的[CII]光度，假设[CII]辐射源自光致离解区。如此高红移下宇宙微波背景（CMB）构成强背景辐射，我们讨论了其对[CII]线光度的影响。通过研究L[CII]-SFR与L[CII]-Zg关系发现：二者在z=4至z=8区间未显著演化；高[CII]光度星系通常具有更高金属丰度与SFR，但相关性较宽散（L[CII]-SFR和L[CII]-Zg分别存在约0.5和0.8 dex离散）。本模型复现了高红移恒星形成星系观测到的L[CII]-SFR关系——其[CII]光度低于本地关系预期值，因此本地观测的L[CII]-SFR关系即使忽略CMB效应也不适用于高红移（z>5）。模型自然呈现[CII亏损现象（即L[CII]/LIR随LIR降低）且与模拟星系中辐射场强度强相关。我们进一步预测了[CII]光度函数，显示其在模型探测范围（z=6时1×10^7–2×10^9 L⊙）呈幂律分布（斜率α=-1），该斜率在z=4至z=8未演化但[CII]发射体数密度下降20倍?；诘鼻岸圆罘钟肜刍舛群墓鄄夤浪悖颐翘致哿讼喙卦げ饨峁?。
关键词： 星系：高红移，星系：星际介质，星系：演化
更新于2025-09-23 15:21:21
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利用欧洲极大望远镜上的HARMONI模拟高红移超新星的探测与分类
摘要： 我们展示了利用欧洲极大望远镜上的HARMONI光谱仪（辅以激光层析自适应光学系统）对红移z～3宿主星系中超新星进行积分视场光谱观测的详细模拟结果。通过HSIM模拟工具进行的这些模拟旨在判断HARMONI能否通过超新星光谱特征识别其类型。研究发现：在3小时观测时间内，覆盖近红外H和K波段、采用约3000的光谱分辨率以及20×20毫角秒空间像素尺度时，我们能可靠地对Ia型超新星及其红移进行分类（最迟可至最大光度后80天，即超新星静止坐标系中的20天）。研究表明HARMONI在z～3处获取的光谱质量将达到（或优于）当前我们在z～1处获得的最佳光谱水平，从而将宇宙膨胀率研究推进到更高红移范围。
关键词： 仪器：自适应光学，仪器：光谱仪，星系：高红移，仪器：高角分辨率，超新星：一般
更新于2025-09-23 15:21:01
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利用XQ-100遗产巡天复合光谱搜寻金属元素
摘要： 我们通过研究背景类星体视线方向上的N V吸收信号，来检验将该离子作为筛选本征（即与类星体宿主星系物理相关）窄吸收线（NALs）标准的可靠性。基于XQ-100遗产巡天中100条独立视线方向上发现的约1000个CIV吸收体样本（覆盖红移范围2.55 < z < 4.73），我们构建了复合光谱。仅在系统红移zem的5000 km s?1范围内检测到具有统计显著性的N V吸收信号——当复合光谱仅包含柱密度N(CIV) > 1014 cm?2的C IV系统时，该吸收凹陷达到约15σ显著性。该结果证实N V是识别本征系统的优异统计工具。通过叠加11种不同离子的谱线，我们发现类星体邻近气体的电离状态与横向气体及与大速度分离的介入气体存在显著差异：以低电离态物质（特别是Mg II）示踪的冷气体在类星体邻近区域明显匮乏。与CLOUDY电离模型的预测对比表明，这些现象可自然地用类星体的电离效应解释。
关键词： 星系：高红移，（星系：）类星体：吸收线，（星系：）星系际介质
更新于2025-09-23 15:21:01
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ALMA和JVLA揭示的原星系团中大质量尘埃Hα发射体
摘要： 我们利用阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列（ALMA）和K.扬斯基甚大阵列（JVLA），通过亚毫米波（270 GHz）和射电波（3 GHz）的连续谱观测，研究了与红移z～2.5的原星系团4C23.56相关的Hα发射体（HAEs）的物理性质。更多细节参见Lee等人（准备中）。
关键词： 射电连续谱：星系，星系：高红移，星系：结构，亚毫米波，星系：演化
更新于2025-09-23 15:19:57
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前沿领域：结合哈勃太空望远镜、甚大望远镜和斯皮策太空望远镜数据，探索透镜星系团MACSJ0416.1?2403后方红移约8的宇宙
摘要： 背景：哈勃太空望远镜（HST）前沿?。℉FFs）项目于2013年底启动，旨在获取六个大质量星系团的极深图像。该计划的主要目标之一是推动多台望远镜达到极限，以提供当前对宇宙早期阶段最清晰的观测。初步数据分析已展现出该项目的强大能力。 目标：我们结合HST的0.3-1.6微米成像、VLT HAWK-I地基Ks波段成像以及斯皮策太空望远镜的3.6微米和4.5微米数据，对HFFs引力透镜星系团MACSJ0416.1-2403后方z～8天体进行详细分析。这些图像探测深度达到HST约29等（5σ）、HAWK-I约25.6等，以及3.6和4.5微米分别约0.310和0.391微央斯基。利用这些数据集，我们以前所未有的灵敏度评估了该视场中z～8星系的光度特性及其光度分布。 方法：采用经典莱曼断裂（LB）技术，结合z～8莱曼断裂蓝端波段的非探测标准与红端波段的颜色选择。为避免中等红移干扰天体的污染，要求光学与近红外数据间存在显著断裂。通过标准模板库的光谱能量分布（SED）拟合确定z～8候选体的光度特性，并利用蒙特卡洛方法基于SED拟合结果计算z～8光度函数。通过对该星系团中先前确认的z～8星系进行新深度光学测光（现明确检测为具有强≈1.5等巴尔末断裂的中等红移干扰天体），我们获得了关于样本污染率的重要警示信息——包括本MACSJ0416.1-2403样本及基于HFF数据的Abell 2744先前样本，这凸显了将LB技术推向测光极限的风险。 结果：我们的筛选可靠地恢复了四个位于弱放大区域（μ<2.4）的天体（mF160W为26.0至27.9等）。其中两个天体在IRAC 3.6微米与4.5微米波段间呈现次级断裂，可能与z～8的巴尔末断裂或发射线相关。SED拟合分析表明所有候选体均倾向高红移解且无可靠次级解。这些候选体通常具有约10 M⊙/年的恒星形成率和0.2至0.5千秒差距的尺寸，与先前对早期宇宙天体的观测及预期高度吻合。样本规模与光度分布与先前发现一致。
关键词： 星系：形成、星系：测光、星系：距离与红移、星系：演化、星系：恒星形成、星系：高红移
更新于2025-09-22 23:26:52
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远红外光谱能量分布的解读 I. 850微米分子质量估算器
摘要： 我们采用一套宇宙学放大星系形成模拟与尘埃辐射转移计算，探究单色850微米光度（Lν,850）作为0<z<9.5范围内不同质量星系分子气体质量（Mmol）估算指标的适用性。在假设尘埃质量与金属质量呈线性关系的基准模拟中，我们发现经验性的Lν,850-Mmol校准能准确还原模型星系的分子气体质量，且基于Lν,850的校准方案更为优选。研究表明Lν,850-Mmol关系中的离散主要源于分子气体-尘埃质量比的变化（而非尘埃温度变化），这与Liang等人先前结论一致。通过模拟ALMA观测波段随源红移变化的真实测量策略，我们发现从其他频段连续谱估算Sν,850会给Lν,850-Mmol关系引入10%-20%的离散度——该额外离散源自假设Tdust和β值的失配，以及SED并非单温黑体辐射的事实。但这种观测诱导的离散属于次要不确定性来源。最后我们研究了尘埃-金属比随金属丰度变化的尘埃处方影响：虽然平均尘埃温度升高约50%，但低金属丰度晕的尘埃质量显著降低。因此观测校准的Lν,850-Mmol关系对大质量星系普遍适用（与尘埃模型无关），但在Lν,850?10^28 erg s^-1（金属丰度log10(Z/Z⊙)?-0.8）区间，预计星系可能较文献观测校准值偏离?0.5 dex。
关键词： 星系：星际介质，星系：演化，星系：高红移
更新于2025-09-09 09:28:46