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The ionizing photon production efficiency of bright <i>z</i>∼2-5 galaxies
Indexado
WoS WOS:001030296600011
Scopus SCOPUS_ID:85165544413
DOI 10.1051/0004-6361/202346069
Año 2023
Tipo artículo de investigación

Citas Totales

Autores Afiliación Chile

Instituciones Chile

% Participación
Internacional

Autores
Afiliación Extranjera

Instituciones
Extranjeras


Abstract



Aims. We investigate the production efficiency of ionizing photons (ξion∗) of 1174 galaxies with secure redshift at z=2 - 5 from the VANDELS survey to determine the relation between ionizing emission and physical properties of bright and massive sources. Methods. We constrained ξion∗ and galaxy physical parameters by means of spectrophotometric fits performed with the BEAGLE code. The analysis exploits the multi-band photometry in the VANDELS fields and the measurement of UV rest-frame emission lines (CIII]λ1909, HeIIλ1640, and OIII]λ1666) from deep VIMOS spectra. Results. We find no clear evolution of ξion∗ with redshift within the probed range. The ionizing efficiency slightly increases at fainter MUV and bluer UV slopes, but these trends are less evident when the analysis is restricted to a complete subsample at log(Mstar/M⊙) > 9.5. We find a significant trend of increasing ξion∗ with increasing EW(Lyα), with an average log(ξion∗/Hz erg-1) > 25 at EW > 50 Åand a higher ionizing efficiency for high-EW CIII]λ1909 and OIII]λ1666 emitters. The most significant correlations are found with respect to stellar mass, specific star formation rate (sSFR), and SFR surface density (ΣSFR). The relation between ξion∗ and sSFR increases monotonically from log(ξion∗/Hz erg-1)~24.5 at log(sSFR)~-9.5yr-1 to ~25.5 at log(sSFR)~-7.5yr-1. This relation has a low scatter and only a weak dependence on mass. The objects above the main sequence of star formation consistently have higher than average ξion∗. A clear increase in ξion∗ with ΣSFR is also found, with log(ξion∗/Hz erg-1) > 25 for objects at ΣSFR>10M⊙ yr-1 kpc-2. Conclusions. Bright (MUV≲20) and massive (log(Mstar/M⊙)≳9.5) galaxies at z=2 - 5 have a moderate ionizing efficiency. However, the correlation between ξion∗ and sSFR, together with the known increase in the average sSFR with redshift at fixed stellar mass, suggests that similar galaxies in the epoch of reionization can be efficient sources of ionizing photons. The availability of sSFR and ΣSFR as proxies for ξion∗ can be fundamentally important in determining the role of galaxy populations at z≳10 that were recently discovered by the James Webb Space Telescope in the onset of reionization.

Revista



Revista ISSN
Astronomy & Astrophysics 0004-6361

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Astronomy & Astrophysics
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Colaboración Institucional



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Autores - Afiliación



Ord. Autor Género Institución - País
1 Castellano, Marco Hombre Istituto Nazionale Di Astrofisica, Rome - Italia
Istituto Nazionale di Astrofisica - Italia
INAF OAR - Italia
2 Belfiori, D. - Istituto Nazionale Di Astrofisica, Rome - Italia
Istituto Nazionale di Astrofisica - Italia
INAF OAR - Italia
3 Pentericci, Laura Mujer Istituto Nazionale Di Astrofisica, Rome - Italia
Istituto Nazionale di Astrofisica - Italia
INAF OAR - Italia
4 Calabro, A. Hombre Istituto Nazionale Di Astrofisica, Rome - Italia
Istituto Nazionale di Astrofisica - Italia
INAF OAR - Italia
5 Mascia, S. - Istituto Nazionale Di Astrofisica, Rome - Italia
Istituto Nazionale di Astrofisica - Italia
INAF OAR - Italia
6 Napolitano, Lorenzo - Istituto Nazionale Di Astrofisica, Rome - Italia
Istituto Nazionale di Astrofisica - Italia
INAF OAR - Italia
7 Caro, F. Hombre Istituto Nazionale Di Astrofisica, Rome - Italia
Istituto Nazionale di Astrofisica - Italia
INAF OAR - Italia
8 Charlot, S. - Institut d’Astrophysique de Paris - Francia
Sorbonne Univ - Francia
9 Chevallard, Jacopo Hombre University of Oxford - Reino Unido
UNIV OXFORD - Reino Unido
10 Lake, E. Curtis - Univ Hertfordshire - Reino Unido
University of Hertfordshire - Reino Unido
10 Curtis-Lake, E. - University of Hertfordshire - Reino Unido
11 Talia, Margherita Mujer Alma Mater Studiorum Università di Bologna - Italia
INAF Istituto di Astrofisica Spaziale e Fisica Cosmica, Bologna - Italia
UNIV BOLOGNA - Italia
INAF OAS - Italia
Istituto Nazionale di Astrofisica - Italia
INAF OAR - Italia
12 Bongiorno, A. Mujer Istituto Nazionale Di Astrofisica, Rome - Italia
Istituto Nazionale di Astrofisica - Italia
INAF OAR - Italia
13 Fontana, A. Hombre Istituto Nazionale Di Astrofisica, Rome - Italia
Istituto Nazionale di Astrofisica - Italia
INAF OAR - Italia
14 Fynbo, J. P. U. Hombre Cosmic Dawn Center - Dinamarca
Niels Bohr Institutet - Dinamarca
Univ Copenhagen - Dinamarca
15 Gozaliasl, G. Mujer INAF Istituto di Astrofisica Spaziale e Fisica Cosmica, Milan - Italia
Istituto Nazionale di Astrofisica - Italia
INAF Istituto di Astrofisica Spaziale e Fisica Cosmica, Bologna - Italia
INAF Ist Astrofis Spaziale & Fis Cosm - Italia
16 Guaita, Lucia Mujer Universidad Nacional Andrés Bello - Chile
17 McLure, R. J. Hombre University of Edinburgh, Institute for Astronomy - Reino Unido
UNIV EDINBURGH - Reino Unido
18 Merlin, Emiliano Hombre Istituto Nazionale Di Astrofisica, Rome - Italia
Istituto Nazionale di Astrofisica - Italia
INAF OAR - Italia
19 Mignoli, M. - INAF Istituto di Astrofisica Spaziale e Fisica Cosmica, Bologna - Italia
INAF OAS - Italia
Istituto Nazionale di Astrofisica - Italia
INAF OAR - Italia
20 Moresco, M. Mujer INAF Istituto di Astrofisica Spaziale e Fisica Cosmica, Bologna - Italia
INAF OAS - Italia
Istituto Nazionale di Astrofisica - Italia
INAF OAR - Italia
21 Ségransan, Damien Hombre European Southern Observatory Santiago - Chile
ESO - Chile
22 Pozzetti, L. Mujer INAF Istituto di Astrofisica Spaziale e Fisica Cosmica, Bologna - Italia
INAF OAS - Italia
Istituto Nazionale di Astrofisica - Italia
INAF OAR - Italia
23 Saldana-Lopez, A. Hombre Faculty of Science - Suiza
Univ Geneva - Suiza
23 Lopez, A. Saldana - Univ Geneva - Suiza
Faculty of Science - Suiza
24 Saxena, A. - University of Oxford - Reino Unido
University College London - Reino Unido
UNIV OXFORD - Reino Unido
UCL - Reino Unido
25 Santini, Paola Mujer Istituto Nazionale Di Astrofisica, Rome - Italia
Istituto Nazionale di Astrofisica - Italia
INAF OAR - Italia
26 Schaerer, D. Hombre Faculty of Science - Suiza
Univ Geneva - Suiza
27 Schreiber, Corentin Hombre Ibex Innovations - Reino Unido
IBEX Innovat - Reino Unido
Ibex Innovations Ltd. - Reino Unido
28 Shapley, A. E. - University of California, Los Angeles - Estados Unidos
UNIV CALIF LOS ANGELES - Estados Unidos
29 Vanzella, E. Hombre INAF Istituto di Astrofisica Spaziale e Fisica Cosmica, Bologna - Italia
INAF OAS - Italia
Istituto Nazionale di Astrofisica - Italia
INAF OAR - Italia
30 Zamorani, G. Hombre INAF Istituto di Astrofisica Spaziale e Fisica Cosmica, Bologna - Italia
INAF OAS - Italia
Istituto Nazionale di Astrofisica - Italia
INAF OAR - Italia

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Financiamiento



Fuente
INAF Minigrant "Reionization and fundamental cosmology with highredshift galaxies"

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Agradecimientos



Agradecimiento
We thank the referee for the detailed and constructive comments. We thank Irene Shivaei for kindly providing tabulated data from Shivaei et al. (2018). The present paper exploits Cineca computing resources obtained under projects INA20_C6T27, and INA20_C7B36. We acknowledge the computing centre of Cineca and INAF, under the coordination of the “Accordo Quadro MoU per lo svolgimento di attivitá congiunta di ricerca Nuove frontiere in Astrofisica: HPC e Data Exploration di nuova generazione”, for the availability of computing resources and support. MC and PS acknowledge support from INAF Minigrant “Reionization and fundamental cosmology with high-redshift galaxies”.
We thank the referee for the detailed and constructive comments. We thank Irene Shivaei for kindly providing tabulated data from Shivaei et al. (2018). The present paper exploits Cineca computing resources obtained under projects INA20_C6T27, and INA20_C7B36. We acknowledge the computing centre of Cineca and INAF, under the coordination of the "Accordo Quadro MoU per lo svolgimento di attivita congiunta di ricerca Nuove frontiere in Astrofisica: HPC e Data Exploration di nuova generazione", for the availability of computing resources and support. MC and PS acknowledge support from INAF Minigrant "Reionization and fundamental cosmology with highredshift galaxies".

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