高红移星系中的 [CII] 158 微米线发射
星系天体物理
2018-02-07 v1
摘要
[CII] 158 微米精细结构跃迁是冷星际气体的主导冷却线,也是从远红外到米波段的恒星形成星系发射线中最亮的一条。随着能够探测高红移星系中 [CII] 线发射的 ALMA 与 NOEMA 的出现,利用 [CII] 线作为星系气体物理条件探针以及 z>4 时 SFR 指示器的兴趣日益增长。本文中,我们使用星系演化的半解析模型(G.A.S.)结合 CLOUDY 代码预测 4<z<8 范围内大量星系的 [CII] 光度。在此高红移下,CMB 构成强背景,我们讨论其对 [CII] 线光度的影响。我们研究 LCII-SFR 与 LCII-Zg 关系,表明从 z=4 到 z=8 它们并未强烈演化。具有更高 [CII] 光度的星系倾向于具有更高金属丰度与更高恒星形成率,但相关性非常宽,LCII-SFR 的散度约为 0.5 dex。我们的模型重现了高红移恒星形成星系中观测到的 LCII-SFR 关系,其 [CII] 光度低于由本地 LCII-SFR 关系预期的值。因此,本地观测的 LCII-SFR 关系不适用于高红移。我们的模型自然产生了 [CII] 亏缺,其似乎与模拟星系中辐射场强度强相关。随后我们预测 [CII] 光度函数,表明在模型探测的 LCII 范围内其具有幂律形式,斜率 alpha=1。斜率从 z=4 到 z=8 未演化,但 [CII] 发射体数密度下降了 20 倍。我们在当前对微分与累积光度函数的观测估计背景下讨论我们的预测。
引用
@article{arxiv.1711.00798,
title = {The [CII] 158 micron line emission in high-redshift galaxies},
author = {G. Lagache and M. Cousin and M. Chatzikos},
journal= {arXiv preprint arXiv:1711.00798},
year = {2018}
}
备注
In press, will appear in Astronomy & Astrophysics