The physics of Lyman α escape from high-redshift galaxies
The physics of Lyman α escape from high-redshift galaxies
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莱曼α逃离高红移星系的物理学
DOI：
10.1093/mnras/sty3483
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发表时间：
2018
影响因子：
4.8
通讯作者：
Kereš, Dušan
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Smith, Aaron;Ma, Xiangcheng;Bromm, Volker;Finkelstein, Steven L;Hopkins, Philip F;Faucher-Giguère, Claude-André;Kereš, Dušan
来自电离源和冷却辐射的莱曼α（Lyα）光子经历复杂的共振散射过程，在高红移星系中产生独特的光谱特征。本文详细介绍了真实环境反馈（FIRE）项目中宇宙学放大模拟的Lyα辐射传输研究。我们重点研究了Lyα辐射在红移= 5-7范围内的时间、空间和角度特性，该辐射是在逃离星系并穿过星系际介质（IGM）后发出的。在这个时期，我们的目标星系的平均恒星质量为。我们发现Lyα线的许多有趣的特征可以从星系的星星形成历史中得到理解。Lyα性质的时间变异性、空间形态和各向异性与目前的观测结果一致。例如，静止帧等效宽度为$\text{EW}_{\text{Ly}\alpha，0} \gt 20\，{\mathring{\rm A} }$占空比，不可忽略的视线数为$\gt 100\，{\mathring{\rm A} }$，与具有更大一致紫外连续吸收的星爆流出区域相关，因为这些条件产生更红，更窄（或单峰）的线轮廓。最低的等效宽度对应于宇宙细丝，它对紫外连续谱光子几乎没有影响，但有效地捕获了Lyα，并产生了更蓝，更宽的线，通过IGM的透射率更低。我们还表明，在致密的自屏蔽，低金属含量的灯丝和卫星，Lyα辐射压力可以是动态重要的。最后，尽管随着红移的增加，表面亮度会显著降低，但利用即将到来的詹姆斯·韦伯太空望远镜对高星系进行Lyα探测和光谱分析是可行的。
Lyman α (Lyα) photons from ionizing sources and cooling radiation undergo a complex resonant scattering process that generates unique spectral signatures in high-redshift galaxies. We present a detailed Lyα radiative transfer study of a cosmological zoom-in simulation from the Feedback In Realistic Environments (FIRE) project. We focus on the time, spatial, and angular properties of the Lyα emission over a redshift range of= 5–7, after escaping the galaxy and being transmitted through the intergalactic medium (IGM). Over this epoch, our target galaxy has an average stellar mass of. We find that many of the interesting features of the Lyα line can be understood in terms of the galaxy’s star formation history. The time variability, spatial morphology, and anisotropy of Lyα properties are consistent with current observations. For example, the rest-frame equivalent width has an $\text{EW}_{\text{Ly}\alpha ,0} \gt 20\, {\mathring{\rm A} }$ duty cycle ofwith a non-negligible number of sightlines with $\gt 100\, {\mathring{\rm A} }$, associated with outflowing regions of a starburst with greater coincident UV continuum absorption, as these conditions generate redder, narrower (or single-peaked) line profiles. The lowest equivalent widths correspond to cosmological filaments, which have little impact on UV continuum photons but efficiently trap Lyα and produce bluer, broader lines with less transmission through the IGM. We also show that in dense self-shielding, low-metallicity filaments and satellites, Lyα radiation pressure can be dynamically important. Finally, despite a significant reduction in surface brightness with increasing redshift, Lyα detections and spectroscopy of high-galaxies with the upcomingJames Webb Space Telescopeis feasible.
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10.1088/0004-637x/728/1/52
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通讯作者：
A. Razoumov
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Britton D. Smith
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--
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通讯作者：
Matthew Hayes;G. Östlin;D. Schaerer;A. Verhamme;J. Mas-Hesse;A. Adamo;H. Atek;J. Cannon;
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通讯作者：
M. Milosavljevic
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H. Walters