Название статьи: CLEAR: усиленная передача Lα межгалактической среды в галактиках, ярких в УФ-диапазоне
Авторы: Интае Юнг, Кейси Папович, Стивен Л. Финкельштейн, Рэймонд С. Саймонс, Висенте Эстрада-Карпентер, Брен Э. Бакхаус, Никко Дж. Клери, Кристиан Финлатор, Мауро Джавалиско, Чжиюань Джи, Джаслин Матару, Ивелина Момчева, Эмбер Н. Строун , Джонатан Р. Трамп
Первое авторское учреждение: Отделение астрофизических наук, Центр космических полетов имени Годдарда
Статус: Первая редакция отправлена в ApJ [open access upon publication]
Иногда вещи, которых мы не видим, все же могут дать нам понимание. Эта стратегия получения подсказок как из обнаружений, так и из необнаружений широко распространена в астрономии, и необнаружения в сегодняшней статье используются для лучшего понимания процесса обнаружения. реионизация. Где-то в течение первого миллиарда или около того лет существования Вселенной наступил переходный период, называемый Эпоха реионизации (EoR) произошло, когда первые звезды и галактики сформировались и начали излучать свет высокой энергии, который ионизированный тогда в основном нейтральный водород газ, заполняющий Вселенную. Ионизирующее излучение может выбить электроны из нейтральных атомов водорода, и в EoR этого было достаточно, чтобы почти полностью ионизировать газ Вселенной.
Детективная тайна
Ранние галактики являются основным источником ионизирующих фотонов и, возможно, основными движущими силами этого процесса ионизации; свойства ранних галактик и то, как они развивались в течение первого миллиарда лет, имеют большое значение для процессов в пределах краевого горизонта. Однако понимание того, сколько фотонов производится, а затем удается ли им покинуть свои галактики и ионизировать нейтральный газ вокруг них, сильно зависит от физических условий каждой галактики, и поэтому его сложно ограничить и предсказать. Эти проблемы приводят к еще большим проблемам в точном определении того, когда и где произошла реионизация, а также того, какие галактики были в первую очередь ответственны за это.
Отслеживание силы излучения от Лайман-альфа (от n = 2 до n = 1) переход водорода из ранних галактик может дать нам представление о том, где и кто: какие виды галактик производят больше ионизирующих фотонов, и сгруппированы ли они вместе или рассредоточены? Эта линия вопроса соответствует пространственной эволюции реионизации. Отслеживая, какая часть была ионизирована с течением времени, можно также ограничить временную эволюцию реионизации.
В сегодняшней статье мы попытаемся раскрыть подробности реионизации, сосредоточив внимание на галактиках в EoR. В частности, они стремятся провести различие между более яркими и более слабыми галактиками, особенно в ультрафиолетовом (УФ) диапазоне, где энергия фотонов достаточно высока, чтобы ионизировать водород. Определяя тренды между способностью галактики испускать ионизирующие фотоны и реионизацией вблизи них, они могут проверить идею о том, что галактики с ярким ультрафиолетовым излучением находятся внутри сильно ионизированных газовых пузырей и что реионизация ускоряется в этих сверхплотных областях галактик в пузырях ( показано на рисунке 1).
Неэквивалентные эквивалентные ширины
В статье делается попытка ответить на один главный вопрос: существует ли какая-либо эволюция излучения Лайман-альфа в галактиках EoR в зависимости от УФ-яркости этих галактик? Чтобы помочь ответить на этот вопрос, они измеряют силу излучения Лаймана-альфа с помощью величины, называемой эквивалентная ширина как функция обоих красное смещение и собственная УФ-яркость. В их выборке было несколько сотен галактик с подробным спектроскопический наблюдений, а в этой статье представлены новые данные Космический телескоп Хаббл. С помощью этих данных команда искала любой сигнал (континуум) или эмиссионные линии Лайман-альфа и не нашла в спектрах убедительных эмиссий Лайман-альфа или галактик, обнаруженных в континууме.
Тем не менее, эти необнаружения могут помочь ограничить силу излучения Лаймана-альфа, исходящего от галактик. Логика такова, что они могли бы (или даже должны были) обнаружить что-то при чувствительности своих наблюдений, если бы не было эволюции красного смещения эквивалентной ширины до и после ближнего конца EoR (красное смещение z ~ 6). Это в основном исключает существование сильного излучения Лайман-альфа (другими словами, высокой эквивалентной ширины) в этой выборке, которая включала больше галактик со слабым УФ-излучением, чем их обнаруженная выборка из предыдущей работы.
Сравнивая обнаруженные и необнаруженные источники и запуская некоторые симуляции фиктивных наблюдений, авторы находят некоторые доказательства различной эволюции интенсивности эмиссионных линий Лайман-альфа между яркими и слабыми галактиками через EoR. Их анализ согласуется с картиной, где реионизация пространственно неоднородна с большими ионизированными пузырями, образованными яркими галактиками, которые усилили передачу Лайман-альфа (рис. 1). Они отмечают, что реионизация, вероятно, довольно сложна, с большими пространственными и временными вариациями, сложными и изменчивыми процессами. Тем не менее, хотя мы можем чему-то научиться из того, чего не видим, действующая сейчас JWST и другие телескопы следующего поколения будут чувствительны к более тусклым далеким галактикам, что позволит обнаруживать и получать более четкое изображение EoR.
Astrobite под редакцией Эвана Льюиса
Избранные изображения предоставлены: DepositPhotos (пузыри) и НАСА, ЕКА, Дж. Лотц и команда HFF в STSci (скопление галактик).
Об Оливии Купер
Я учусь на втором курсе в UT Austin, изучаю закрытую раннюю Вселенную, в частности, формирование и эволюцию пылевых галактик со звездообразованием. На первом курсе Смит-колледжа я изучал астрофизику и коммуникацию в области изменения климата. Помимо занятий наукой с красивыми фотографиями далеких галактик, мне также нравится ездить в глушь, чтобы сделать красивые снимки нашей собственной галактики!
