再电离末期一个正常亚$L^\star$星系的冷星际介质

我们展示了利用 ALMA 对红移 z=6.07 处一个经光谱确认且被透镜放大的亚$L^\star$星系进行的约 60 小时观测活动的结果，该星系是在 ALMA 透镜星团巡天（ALCS）期间发现的。我们在六个不同频率上采样了静止系 90 至 370 $\mu$m 的尘埃连续谱发射，并针对两个放大倍数$\mu\gtrsim20$的透镜像，通过 CO(7-6) 和 [CI](2-1) 对分子气体谱线发射和含量设定了限制性的上限。将这些亚毫米波观测与 JWST 的深度光学和近红外测光及光谱数据相结合，我们发现该星系的恒星形成率约为 SFR~7 Msun/yr，其中约 50-70% 被尘埃遮蔽。这与通过外推 z<2.5 处的$M_\star$- obscured SFR 分数关系以及 5<z<7 处的观测结果，对一个$M_\star$~7.5$\times10^{8}$ Msun 天体的预期一致。约 50K 的尘埃温度与相似红移处更大质量星系的温度相似，尽管存在较大的不确定性且可能存在负梯度。我们测得尘埃质量$M_{\rm dust}$~1.5$\times10^6$ Msun，并结合 [CI]、[CII] 和动力学估计，得出气体质量约为~2$\times10^9$ Msun。它们的比率与文献中模型的预测非常吻合。约 0.002 的$M_{\rm dust}$/$M_\star$分数和年轻的恒星年龄与超新星产生的尘埃一致。此外，模型预测在 z=6 处$M_{\rm dust}\sim10^{6}$ Msun 的星系数密度与我们从母体 ALCS 巡天得出的估计一致。透镜效应与多波段观测的结合使我们能够探测到比迄今为止对相似红移处场星系所探索的低两个数量级的光度区域。我们的结果为未来观测可能驱动宇宙再电离的微弱亚$L^\star$星系群提供了基准。[节选]