Sommovigo, L., Ferrara, A., Pallottini, A., Dayal, P., Bouwens, R. J., Smit, R., da Cunha, E., De Looze, I, Bowler, R. A. A., Hodge, J., Inami, H., Oesch, P., Endsley, R., Gonzalez, V, Schouws, S., Stark, D., Stefanon, M., Aravena, M., Graziani, L., Riechers, D., Schneider, R., van der Werf, P., Algera, H., Barrufet, L., Fudamoto, Y., Hygate, A. P. S., Labbe, I, Li, Y., Nanayakkara, T. and Topping, M. (2022). The ALMA REBELS Survey: cosmic dust temperature evolution out to z similar to 7. Mon. Not. Roy. Astron. Soc., 513 (3). S. 3122 - 3136. OXFORD: OXFORD UNIV PRESS. ISSN 1365-2966
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ALMA observations have revealed the presence of dust in the first generations of galaxies in the Universe. However, the dust temperature T-d remains mostly unconstrained due to the few available FIR continuum data at redshift z > 5. This introduces large uncertainties in several properties of high-z galaxies, namely their dust masses, infrared luminosities, and obscured fraction of star formation. Using a new method based on simultaneous [CII] 158-mu m line and underlying dust continuum measurements, we derive T-d in the continuum and [CII] detected z approximate to 7 galaxies in the ALMA Large Project REBELS sample. We find 39 < T-d < 58 K, and dust masses in the narrow range M-d = (0.9-3.6) x 10(7) M-circle dot. These results allow us to extend for the first time the reported T-d(z) relation into the Epoch of Reionization. We produce a new physical model that explains the increasing T-d(z) trend with the decrease of gas depletion time, t(d)(ep) = M-g/SFR, induced by the higher cosmological accretion rate at early times; this hypothesis yields T-d proportional to (1 + z)(0.4). The model also explains the observed T-d scatter at a fixed redshift. We find that dust is warmer in obscured sources, as a larger obscuration results in more efficient dust heating. For UV-transparent (obscured) galaxies, T-d only depends on the gas column density (metallicity), T-d proportional to N-H(1/6) (T-d proportional to Z(-1/6)). REBELS galaxies are on average relatively transparent, with effective gas column densities around N-H similar or equal to (0.03-1) x 10(21) cm(-2). We predict that other high-z galaxies (e.g. MACS0416-Y1, A2744-YD4), with estimated T-d >> 60 K, are significantly obscured, low-metallicity systems. In fact, T-d is higher in metal-poor systems due to their smaller dust content, which for fixed L-IR results in warmer temperatures.
| Item Type: | Journal Article | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Creators: |
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| URN: | urn:nbn:de:hbz:38-697333 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| DOI: | 10.1093/mnras/stac302 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Journal or Publication Title: | Mon. Not. Roy. Astron. Soc. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Volume: | 513 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Number: | 3 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Page Range: | S. 3122 - 3136 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Date: | 2022 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Publisher: | OXFORD UNIV PRESS | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Place of Publication: | OXFORD | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ISSN: | 1365-2966 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Language: | English | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Faculty: | Unspecified | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Divisions: | Unspecified | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Subjects: | no entry | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Uncontrolled Keywords: |
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| URI: | http://kups.ub.uni-koeln.de/id/eprint/69733 |
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