COLDz：高红移恒星形成星系中的深度 34 GHz 连续谱观测与自由—自由发射

高频射电天空历来鲜被探索，因为该波段源通常暗弱，且相较于低频观测巡天速度有限。然而，高频射电巡天是高红移恒星形成的无价示踪手段，因其直接探测微弱的射电自由—自由发射。作为 COLDz 巡天的一部分，我们呈现了由 Karl G. Jansky 甚大阵列（VLA）在 COSMOS 与 GOODS-North 天区获取的 34 GHz 深度连续谱观测。深 COSMOS 马赛克覆盖 $\sim10\text{arcmin}^2$，灵敏度达 $\sigma=1.3\mu\text{Jy beam}^{-1}$；而较宽的 GOODS-N 观测覆盖 $\sim50\text{arcmin}^2$，至 $\sigma=5.3\mu\text{Jy beam}^{-1}$。我们给出了迄今最深的 34 GHz 射电流量计数，在 COSMOS 与 GOODS-N 中分别有 5 与 13 个连续谱探测。九个星系显示源自恒星形成的 34 GHz 连续谱发射，尽管其中两个源可能来自尘埃的热发射。利用 1.4、3、5 与 10 GHz 处的深度辅助射电数据，我们将其余七个恒星形成星系的光谱分解为同步辐射与热自由—自由成分，发现典型热占比与同步辐射谱指数与本地恒星形成星系中所观测者相当。借助文献中的定标，我们确定了自由—自由恒星形成率（SFR），并表明其与能谱分布拟合及远红外/射电相关所得 SFR 一致。我们的观测对高红移典型星系的高频射电发射施加了强有力的直接约束，并为未来如平方公里阵列第一阶段与下一代 VLA 等射电设施即将成为关键研究领域的方向提供了首批见解。