Context. Observations of galaxies u

Context. Observations of galaxies up to z ~ 2 show a tight correlation between far-infrared and radio continuum emission, suggesting a relation between star formation activity and magnetic fields in the presence of cosmic rays. Aims. We explain the far-infrared - radio continuum correlation by relating star formation and magnetic field strength in terms of turbulent magnetic field amplification, where turbulence is injected by supernova explosions from massive stars. We assess the potential evolution of this relation at high redshift, and explore the impact on the far-infrared - radio correlation. Methods. We calculate the expected amount of turbulence in galaxies based on their star formation rates, and infer the expected magnetic field strength due to turbulent dynamo amplification. We calculate the timescales for cosmic ray energy losses via synchrotron emission, inverse Compton scattering, ionization and bremsstrahlung emission, probing up to which redshift strong synchrotron emission can be maintained. Results. We find that the correlation between star formation rate and magnetic field strength in the local Universe can be understood as a result of turbulent magnetic field amplification. The ratio of radio to far-infrared surface brightness is expected to increase with total field strength. A continuation of the correlation is expected towards high redshifts. If the typical gas density in the interstellar medium increases at high z, we expect an increase of the magnetic field strength and the radio emission, as indicated by current observations. Such an increase would imply a modification, but not a breakdown of the far-infrared - radio correlation. We expect a breakdown at the redshift when inverse Compton losses start dominating over synchrotron emission. For a given star formation surface density, we calculate the redshift where the far-infrared - radio correlation will break down, yielding z ~ (ΣSFR/0.0045 M⊙ kpc -2 yr-1)1/(6 - α/2). In this relation, the parameter α describes the evolution of the characteristic ISM density in galaxies as (1 + z)α. We note that observed frequencies of 1-10 GHz are particularly well-suited to explore this relation, as bremsstrahlung losses could potentially dominate at low frequencies. Conclusions. Both the possible raise of the radio emission at high redshift and the final breakdown of the far-infrared - radio correlation at a critical redshift will be probed by the Square Kilometre Array (SKA) and its pathfinders, while the typical ISM density in galaxies will be probed with ALMA. The combined measurements will thus allow a verification of the model proposed here. © ESO, 2013.

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

บริบทการ สังเกตชื่อดาราจักรถึง z ~ 2 แสดงความสัมพันธ์แน่นระหว่างฟาร์อินฟราเรด และวิทยุความต่อเนื่อง ความสัมพันธ์ระหว่างกิจกรรมการก่อตัวดาวและสนามแม่เหล็กในต่อหน้าของรังสีคอสมิกที่แนะนำ จุดมุ่งหมาย เราอธิบายฟาร์อินฟราเรด - วิทยุความสัมพันธ์ความต่อเนื่องเชื่อมโยงดาวกำเนิดและแรงฟิลด์แม่เหล็กในสนามแม่เหล็กปั่นป่วนขยาย ความวุ่นวายที่จะฉีด โดยระเบิดมหานวดาราจากดาวขนาดใหญ่ เราประเมินวิวัฒนาการเป็นไปได้ของความสัมพันธ์นี้ในการเคลื่อนไปทางแดงสูง และสำรวจผลกระทบฟาร์อินฟราเรด - วิทยุความสัมพันธ์ วิธี เราคำนวณยอดเงินที่คาดไว้ของความปั่นป่วนในชื่อดาราจักรตามอัตราการก่อตัวดาว และเข้าใจแรงฟิลด์แม่เหล็กคาดเนื่องจากขยายไดนาโมปั่นป่วน เราคำนวณ timescales การสูญเสียพลังงานรังสีคอสมิกผ่าน synchrotron มลพิษ มลพิษ scattering, ionization และเบรมส์ชตราลุงคอมป์ตันผกผัน อาศัยขึ้นอยู่กับการเคลื่อนไปทางแดงที่ปล่อยก๊าซ synchrotron แข็งแรงสามารถรักษา ผลลัพธ์ที่ เราพบว่า สามารถเข้าใจความสัมพันธ์ระหว่างอัตราการก่อตัวดาวและสนามแม่เหล็กฟิลด์แรงในจักรวาลภายในจากการขยายสนามแม่เหล็กปั่นป่วน อัตราส่วนของวิทยุกับอินฟราเรดไกลความสว่างพื้นผิวคาดว่าจะเพิ่มขึ้นกับความแรงรวม ต่อเนื่องของความสัมพันธ์ที่คาดว่าจะต่อ redshifts สูง ถ้าความหนาแน่นของแก๊สโดยทั่วไปในมวลเพิ่มขึ้นที่สูง z เราคาดว่าการเพิ่มขึ้นของแรงสนามแม่เหล็กฟิลด์และปล่อยก๊าซวิทยุ ตามที่ระบุ โดยสังเกตปัจจุบัน การเพิ่มขึ้นจะเป็นสิทธิ์แบบแก้ไข แต่ไม่แบ่งของฟาร์อินฟราเรด - สหวิทยุ เราคาดว่ารายละเอียดในการเคลื่อนไปทางแดงเมื่อผกผันคอมป์ตันขาดทุนเริ่มมีอำนาจเหนือกว่า synchrotron มลพิษ การก่อตัวดาวกำหนดพื้นผิวความหนาแน่น เราคำนวณการเคลื่อนไปทางแดงที่ฟาร์อินฟราเรด - วิทยุความสัมพันธ์จะแบ่ง บริษัท z ~ (ΣSFR/0.0045 M& เคพีซี-ปี 2-1) 1 / (6 - α/2) ในความสัมพันธ์นี้ αพารามิเตอร์อธิบายวิวัฒนาการของลักษณะความหนาแน่น ISM ในชื่อดาราจักรเป็นα (1 z) เราสังเกตที่สังเกตความถี่ 1-10 GHz เป็นอย่างยิ่งดีเหมาะในการสำรวจความสัมพันธ์นี้ เป็นเบรมส์ชตราลุงขาดทุนไม่อาจครองความถี่ต่ำ บทสรุปของการ เพิ่มเป็นไปได้ของการปล่อยก๊าซวิทยุที่การเคลื่อนไปทางแดงสูงและแบ่งขั้นสุดท้ายของฟาร์อินฟราเรด - วิทยุความสัมพันธ์ในการเคลื่อนไปทางแดงสำคัญทั้งจะสามารถพิสูจน์ โดยตารางกิโลเมตรเรย์ (SKA) และของ pathfinders ในขณะที่จะพิสูจน์ความหนาแน่น ISM ทั่วไปในชื่อดาราจักรกับอัลม่า วัดรวมจึงจะอนุญาตให้ตรวจสอบของรูปแบบการนำเสนอที่นี่ © ESO, 2013

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

สิ่งแวดล้อม สังเกตของกาแลคซีถึง Z ~ 2 แสดงให้เห็นความสัมพันธ์ที่แน่นระหว่างอินฟราเรดไกลและวิทยุการปล่อยต่อเนื่องแสดงให้เห็นความสัมพันธ์ระหว่างกิจกรรมการก่อตัวดาวและสนามแม่เหล็กในการปรากฏตัวของรังสีคอสมิก มีจุดมุ่งหมาย เราจะอธิบายอินฟราเรดไกล - ความสัมพันธ์ต่อเนื่องโดยวิทยุที่เกี่ยวข้องกับการก่อตัวดาวและความแรงของสนามแม่เหล็กในแง่ของการขยายป่วนสนามแม่เหล็กที่ความวุ่นวายถูกฉีดด้วยการระเบิดซูเปอร์โนวาจากดาวมวลสูง เราประเมินศักยภาพของวิวัฒนาการความสัมพันธ์ที่เรดชิพท์สูงนี้และสำรวจผลกระทบต่ออินฟราเรดไกล - ความสัมพันธ์วิทยุ วิธีการ เราคำนวณจำนวนเงินที่คาดหวังของความวุ่นวายในกาแลคซีตามอัตราการก่อตัวดาวของพวกเขาและสรุปความแรงของสนามแม่เหล็กที่คาดว่าจะเกิดจากการขยายไดนาโมปั่นป่วน เราคำนวณระยะเวลาในการการสูญเสียพลังงานของจักรวาลผ่านการปล่อยรังสีซินโครผกผันกระเจิงคอมป์ตันไอออนไนซ์และการปล่อย bremsstrahlung ที่ละเอียดขึ้นที่เรดชิพท์ปล่อยซินโครที่แข็งแกร่งสามารถรักษา ผล เราพบว่าความสัมพันธ์ระหว่างอัตราการก่อตัวดาวและความแรงของสนามแม่เหล็กในจักรวาลท้องถิ่นสามารถเข้าใจได้เป็นผลมาจากการขยายป่วนสนามแม่เหล็ก อัตราส่วนของวิทยุเพื่อผิวสว่างอินฟราเรดไกลที่คาดว่าจะเพิ่มขึ้นกับความแรงของเขตข้อมูลผลรวม ความต่อเนื่องของความสัมพันธ์ที่เป็นที่คาดหวังที่มีต่อฟิสิกส์สูง ถ้าความหนาแน่นของก๊าซทั่วไปในดวงดาวกลางเพิ่มที่ z สูงเราคาดว่าการเพิ่มขึ้นของความแข็งแรงสนามแม่เหล็กและการปล่อยวิทยุตามที่ระบุโดยการสังเกตปัจจุบัน เพิ่มขึ้นดังกล่าวจะบ่งบอกถึงการปรับเปลี่ยน แต่ไม่ได้รายละเอียดของอินฟราเรดไกล - ความสัมพันธ์วิทยุ เราคาดว่ารายละเอียดที่ redshift เมื่อสูญเสียผกผันคอมป์ตันเริ่มมีอำนาจเหนือกว่าการปล่อยซินโคร สำหรับความหนาแน่นของที่ได้รับการก่อตัวดาวผิวเราคำนวณ redshift ที่อินฟราเรดไกล - ความสัมพันธ์วิทยุจะทำลายลงยอมซี ~ (ΣSFR/0.0045 M ⊙ KPC -2 ปี-1) 1 / (6 - α / 2) ในความสัมพันธ์นี้αพารามิเตอร์อธิบายวิวัฒนาการของความหนาแน่น ISM ลักษณะในกาแลคซีเป็น (1 + z) α เราทราบว่าความถี่สังเกต 1-10 GHz โดยเฉพาะอย่างยิ่งดีเหมาะที่จะสำรวจความสัมพันธ์นี้เป็นความสูญเสียที่อาจจะ bremsstrahlung ครองความถี่ต่ำ สรุปผลการวิจัย ทั้งสองเพิ่มขึ้นเป็นไปได้ของการปล่อยวิทยุที่เรดชิพท์สูงและรายละเอียดสุดท้ายของอินฟราเรดไกล - ความสัมพันธ์วิทยุที่เรดชิพท์ที่สำคัญจะได้รับการตรวจสอบโดยอาร์เรย์สแควร์ Kilometre (สกา) และเบิกในขณะที่ความหนาแน่นของ ISM ทั่วไปในกาแลคซีจะ ได้รับการตรวจสอบด้วย ALMA วัดรวมกันจึงจะช่วยให้การตรวจสอบของรูปแบบที่นำเสนอที่นี่ © ESO, 2013

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

บริบท การสังเกตกาแล็กซีถึง Z ~ 2 แสดงความสัมพันธ์แนบแน่นระหว่างรังสีอินฟราเรดไกลและวิทยุต่อเนื่อง การแนะนำความสัมพันธ์ระหว่างระดับการสร้างกิจกรรมและสนามแม่เหล็กในการปรากฏตัวของรังสีคอสมิก . มีจุดมุ่งหมาย เราอธิบายรังสีอินฟราเรดแบบต่อเนื่อง โดยเกี่ยวข้องกับการก่อตัวของดาวฤกษ์ และวิทยุพลังสนามแม่เหล็กในแง่ของสนามแม่เหล็กปั่นป่วนขยายที่ปั่นป่วนฉีดโดยซูเปอร์โนวาระเบิดจากดาวขนาดใหญ่ เราประเมินวิวัฒนาการของศักยภาพของความสัมพันธ์นี้ที่คุณสมบัติสูง และศึกษาผลกระทบต่อรังสีอินฟราเรดไกล - วิทยุ ) วิธีการ เราคำนวณคาดว่าปริมาณความปั่นป่วนวุ่นวายในกาแล็กซีตามระดับการพัฒนาอัตรา และอนุมานคาดว่าแรงเนื่องจากสนามแม่เหล็กปั่นป่วนแบบไดนาโม .เราคำนวณ timescales สำหรับรังสีคอสมิกพลังงานการสูญเสียผ่านห้องสมุดการผกผันการกระเจิงคอมป์ตัน , , และการวางเบรมส์ชตราลุงแหย่ขึ้น ซึ่งคุณสมบัติที่แข็งแกร่งพลิกลิ้นมลพิษสามารถรักษา ผลลัพธ์เราพบว่า ความสัมพันธ์ระหว่างอัตราการก่อตัวของดาวฤกษ์และสนามแม่เหล็กความแรงในจักรวาลท้องถิ่นสามารถเข้าใจผลของสนามแม่เหล็กปั่นป่วนแบบ . อัตราส่วนของวิทยุเพื่อความสว่างของพื้นผิวรังสีอินฟราเรดไกลคาดว่าจะเพิ่มความแข็งแรงกับเขตข้อมูลทั้งหมด ความต่อเนื่องของความคาดหวังต่อ redshifts สูงถ้าความหนาแน่นของก๊าซโดยทั่วไปในดวงดาวที่ปานกลาง เพิ่มสูง ซี เราคาดว่าการเพิ่มขึ้นของสนามแม่เหล็กของความแข็งแรงและวิทยุมลพิษ ตามที่ระบุโดยการสังเกตการณ์ในปัจจุบัน เพิ่มดังกล่าวจะบ่งบอกถึงการเปลี่ยนแปลง แต่ไม่แบ่งของรังสีอินฟราเรดไกล - วิทยุ )เราคาดหวังว่ารายละเอียดในคุณสมบัติเมื่อสูญเสีย คอมพ์ตันผกผันเริ่มขึ้นกว่าซินโครตรอนออกมา สำหรับการสร้างพื้นผิวของดาว เราคำนวณการเคลื่อนไปทางแดงที่ฟาร์อินฟราเรด - วิทยุ ) จะแบ่งผลผลิต Z ~ ( Σ SFR / 0.0045 M & KPC - 2 yr-1 ) 1 / 6 - α / 2 ) ในความสัมพันธ์นี้พารามิเตอร์αอธิบายวิวัฒนาการของลัทธิในลักษณะของกาแล็กซี ( 1 ) Z α . เราทราบว่าสังเกตความถี่ 1 GHz โดยเฉพาะอย่างยิ่งเหมาะที่จะสำรวจความสัมพันธ์นี้เป็นเบรมส์ชตราลุงขาดทุนอาจจะครองที่ความถี่ต่ำ สรุปทั้งสองได้รับการยกระดับของวิทยุที่คุณสมบัติสูงและสุดท้ายสลายของรังสีอินฟราเรดไกล - วิทยุ ความสัมพันธ์ที่สำคัญจะถูกตรวจสอบโดยคุณสมบัติอาร์เรย์ตารางกิโลเมตร ( สกา ) และของ Pathfinders ในขณะที่ความหนาแน่นของลัทธิทั่วไปในดาราจักรจะถูกตรวจสอบกับอัลม่า วัดรวมกันจึงจะอนุญาตให้มีการตรวจสอบแบบจำลองที่เสนอมา สงวนลิขสิทธิ์ ESO , 2013