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Galaxias brillantes que soplan burbujas | estrellas

Título del trabajo: CLARO: Transporte Lyα mejorado del medio intergaláctico en galaxias ultravioletas brillantes

Autores: Entai Young, Casey Papovich, Stephen L. Finkelstein, Raymond C. Simmons, Vicente Estrada-Carpenter, Brian E. Backhouse, Nico J. Cleary, Christian Finlator, Mauro Giavalesco, Ziwan J, Jaceline Mataru, Evelina Momchiva, Amber N. Straugen , jonathan r. Triunfo

Fundación Primer Autor: Departamento de Ciencias Astrofísicas, Centro de Vuelo Espacial Goddard

condición: La primera revisión fue enviada a ApJ [open access upon publication]

A veces, las cosas que no vemos pueden darnos una idea. Esta estrategia de obtener evidencia tanto de procesos de detección como de no descubrimiento es común en astronomía, y los procesos de no descubrimiento se utilizan en el artículo de hoy para comprender mejor el proceso de detección. reionización. En algún momento durante los primeros mil millones de años de la vida del universo, hubo un período de transición llamado Era de reionización (EoR) donde se formaron las primeras estrellas y galaxias y comenzaron a emitir luz de alta energía ionizado entonces mayormente hidrógeno neutro El gas llena el universo. La radiación ionizante puede liberar electrones de átomos de hidrógeno neutros, y esto sucedió en EoR lo suficiente como para ionizar casi todo el gas del universo.

rompecabezas del abismo

Las primeras galaxias son una fuente importante de fotones ionizantes y posiblemente el principal impulsor de este proceso de ionización; Las características de las primeras galaxias y cómo evolucionaron durante los primeros mil millones de años tienen implicaciones importantes para los procesos dentro de la EoR. Sin embargo, comprender cuántos fotones se producen y luego si logran escapar de sus galaxias e ionizar el gas neutro que las rodea depende en gran medida de las condiciones físicas de cada galaxia y, por lo tanto, es difícil de restringir y predecir. Esto conduce a más desafíos para determinar con precisión cuándo y dónde ocurrió la reionización, así como qué tipos de galaxias fueron las principales responsables.

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Seguimiento de la fuerza de emisión de Lyman alfa (n = 2 a n = 1) transición El hidrógeno de las primeras galaxias puede darnos una idea de dónde y quién: ¿Qué tipos de galaxias están produciendo más fotones ionizantes y se están agrupando o dispersando? Esta línea de interrogación corresponde a la evolución espacial de la reionización. Mediante el seguimiento de la fracción ionizada a lo largo del tiempo, también se puede restringir la evolución temporal de la reionización.

El artículo de hoy busca llegar al punto de reionización, centrándose en las galaxias en la EoR. Más específicamente, su objetivo es distinguir entre galaxias más brillantes y más débiles, particularmente dentro del rango ultravioleta (UV) donde los fotones tienen suficiente energía para ionizar el hidrógeno. Al identificar las tendencias entre la capacidad de una galaxia para emitir fotones ionizantes y reionizarse cerca de ella, pueden probar la idea de que las galaxias ultravioletas brillantes se encuentran dentro de burbujas de gas altamente ionizadas y que la reionización se está acelerando en estas regiones galácticas densas del burbujas (que se muestran en la Figura 1) .

Figura 1. Representación de diversos procesos durante la reionización, con galaxias ultravioleta más brillantes (símbolos más grandes) en burbujas ionizadas más grandes (negro) dentro de gas neutro (blanco). Las burbujas ionizadas crean un entorno para que los fotones Lyman alfa escapen e ionicen el gas circundante más fácilmente. Es probable que se encuentren galaxias ultravioleta más tenues en galaxias con mayor densidad dentro de las burbujas, pero que son demasiado tenues para ser detectadas usando el conjunto de datos actual. Figura 5 en el papel.

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El documento busca responder una pregunta clave: ¿Existe alguna evolución de la emisión de Lyman-alfa en las galaxias EoR en relación con el brillo ultravioleta de esas galaxias? Para ayudar a responder esto, midieron la fuerza de la emisión alfa de Lyman por una cantidad llamada Ancho equivalente en función de ambos corrimiento al rojo y el brillo intrínseco de los rayos UV. En su muestra, tenían unos cientos de galaxias en detalle. Espectroscopia Notas, con este documento que presenta nuevos datos de telescopio espacial Hubble. Con estos datos, el equipo buscó cualquier señal (cadena continua) o líneas de emisión de alfa Lyman, y no encontró ninguna emisión enmascarada de alfa Lyman o continuo detectado dentro de los espectros.

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Sin embargo, estas no detecciones podrían ayudar a limitar el poder de la emisión Lyman-alfa proveniente de las galaxias. La lógica es que podrían (o incluso deberían) detectar algo con la sensibilidad de sus observaciones si no hubiera habido un desarrollo de corrimiento al rojo del ancho equivalente antes y después del final cercano de la EoR (corrimiento al rojo z~6). Básicamente, esto descarta la presencia de una fuerte emisión de Lyman alfa (en otras palabras, altos anchos parabólicos) en esta muestra, que incluía un mayor número de galaxias débilmente UV en comparación con la muestra detectada en trabajos anteriores.

Al comparar las fuentes detectadas y no descubiertas y ejecutar algunas simulaciones de observaciones fantasma, los autores encontraron evidencia de una evolución diferente de la fuerza de la línea de emisión Lyman-alfa entre galaxias brillantes y débiles a lo largo de la EoR. Su análisis es consistente con una imagen donde la reionización es espacialmente heterogénea con grandes burbujas ionizadas hechas de galaxias brillantes que mejoraron la transición Lyman-alfa (Fig. 1). Señalan que la reionización es probablemente bastante compleja, con grandes variaciones espaciales y temporales y procesos complejos y variables. Sin embargo, si bien podemos aprender algo de lo que no vemos, ahora funciona. JWST Otros telescopios de próxima generación serán sensibles a las galaxias débiles y distantes, lo que permitirá descubrimientos y una imagen más clara de EoR.

Astrobite Editado por Evan Lewis

Crédito de la imagen destacada: DepositPhotos (Bubbles), NASA, ESA, J Lotz y el equipo HFF en STSci (Galactic Cluster)

Sobre Olivia Cooper

Soy un estudiante de segundo año en la Universidad de Austin, estudio el universo oscurecido primitivo, específicamente la formación y evolución de las galaxias de polvo formadoras de estrellas. Mientras estudiaba en Smith College, estudié astrofísica y comunicación sobre el cambio climático. Además de hacer ciencia con bellas fotografías de galaxias lejanas, ¡también me encanta conducir en medio de la nada para tomar bellas fotografías de nuestra galaxia!