z > 6 原星系中的CO(7-6)与[C I](2-1)调查

高红移（$z\gtrsim6$）的原星系追踪最早的超大质量黑洞和强烈的星际形成，为黑洞-星系演化提供了关键实验室。尽管红外远红外研究揭示了大量尘埃储量和强大的[C II]发射，但其ISM的物理条件和分子气体内容仍不确定。我们对18个红移约为$z \sim 6$的原星系进行ALMA Band 3观测，记录CO(7-6)和[C I](2-1)发射线及尘埃连续光谱。我们在15/18中检测到CO(7-6)，在6/18中检测到[C I](2-1)，在13/18中检测到连续光谱。利用CO、[C I]和尘埃的线灯亮度和连续光谱 fluxes 估计分子气体质量，并通过层次贝叶斯交叉校准所有四种探测器，获得一致的每源 $M_{\rm H_2}$ 估计值和转换因子。与PDR和XDR模型网格的比较表明，对于符合PDR解的源，气体密度为$n > 10^4$ cm$^{-3}$，辐射场为$G_0 \sim 10^3$--$10^4$，而许多原星系超出了模型参数空间。$L'_{\rm CO(7-6)}/L'_{\rm [CI](2-1)}$比值表明，分子气体的大部分质量位于温暖且高度激发的相中。综上，这些结果表明，经典的PDR加热无法解释观测到的线比值，额外的体积过程如X射线辐照、湍流和冲击，或增强的宇宙射线加热可能影响冷ISM的激发。它们展示了多线诊断在揭示早期原星系宿主星系冷ISM的激发和结构方面的力量，并凸显了联合分析CO、[C I]、[C II]和尘埃发射以表征宇宙黎明时期星际形成和AGN驱动加热的必要性。