Lyman-break galaxy

Lyman-break galaxies are star-forminggalaxies at high redshift that are selected using the differing appearance of the galaxy in several imaging filters due to the position of the Lyman limit. The technique has primarily been used to select galaxies at redshifts of z = 3–4 using ultraviolet and optical filters, but progress in ultraviolet astronomy and in infrared astronomy has allowed the use of this technique at lower^[1] and higher redshifts using ultraviolet and near-infrared filters.

The Lyman-break galaxy selection technique relies upon the fact that radiation at higher energies than the Lyman limit at 912 Å is almost completely absorbed by neutral gas around star-forming regions of galaxies. In the rest frame of the emitting galaxy, the emitted spectrum is bright at wavelengths longer than 912 Å, but very dim or imperceptible at shorter wavelengths. This is known as a "dropout", or "break", and can be used to find the position of the Lyman limit. Light with a wavelength shorter than 912 Å is in the far-ultraviolet range, and is blocked by Earth's atmosphere, but for very distant galaxies, the wavelengths of light are stretched considerably because of the expansion of the universe. For a galaxy at redshift z = 3, the Lyman break will appear to be at wavelengths of about 3600 Å, which is long enough to be detected by ground- or space-based telescopes.

يمكن بعد ذلك اختيار المجرات المرشحة عند الانزياح الأحمر z  =  3 بالبحث عن المجرات التي تظهر في الصور الضوئية (الحساسة للأطوال الموجية الأكبر من 3600  أنغستروم)، ولكنها لا تظهر في صور الأشعة فوق البنفسجية (الحساسة للضوء عند الأطوال الموجية الأقصر من 3600  أنغستروم). يمكن تكييف هذه التقنية للبحث عن المجرات عند انزياحات حمراء أخرى باختيار مجموعات مختلفة من المرشحات؛ وتعمل هذه الطريقة طالما أمكن التقاط الصور من خلال مرشح واحد على الأقل أعلى وأسفل الطول الموجي لحد لايمان المنزاح نحو الأحمر. ولتأكيد الانزياح الأحمر المُقدَّر من خلال اختيار اللون، تُجرى دراسة طيفية لاحقة . على الرغم من أن القياسات الطيفية ضرورية للحصول على انزياح أحمر عالي الدقة، إلا أن التحليل الطيفي عادةً ما يستغرق وقتًا أطول بكثير من التصوير، لذا فإن اختيار المجرات المرشحة عبر تقنية انقطاع لايمان يُحسِّن بشكل كبير من كفاءة مسوحات المجرات ذات الانزياح الأحمر العالي. ^{[ 2 ] [ 3 ]}

لا تزال مسألة انبعاثات الأشعة تحت الحمراء البعيدة محورية في دراسة مجرات لايمان بريك لفهم تطورها بشكل أفضل وتقدير معدل تكوين النجوم الكلي فيها. وحتى الآن، لم يُرصد سوى عدد قليل منها في نطاق الأشعة تحت الحمراء البعيدة. وتعتمد معظم النتائج الفردية على معلومات مُجمّعة من مجرات لايمان بريك المُكبّسة أو من الأشعة فوق البنفسجية في الإطار المرجعي، أو من عدد قليل من الأجرام التي رصدها مرصد هيرشل الفضائي ^{[ 1 ]} أو باستخدام تقنية التجميع ^{[ 4 ]} التي تُمكّن الباحثين من الحصول على قيم متوسطة لمجرات لايمان بريك غير المرصودة بشكل فردي.

لكن في الآونة الأخيرة، سمحت تقنيات التجميع على حوالي 22000 مجرة ، ولأول مرة، بجمع بعض المعلومات الإحصائية حول خصائص الغبار في المجرات ذات الضوء المتوهج. ^{[ 5 ]}

في فبراير 2022، أعلن علماء الفلك عن اكتشاف مجرتين من نوع "لايمان بريك"، أُطلق عليهما اسمي HD1 و HD2 ، عند الانزياح الأحمر z ~ 12–13، استنادًا إلى دراسات استخدمت تقنية لايمان. ^{[ 6 ] [ 7 ]} تجدر الإشارة أيضًا إلى مجرة ​​GLASS-z12 ، وهي مجرة ​​بعيدة اكتشفها تلسكوب جيمس ويب الفضائي في يوليو 2022، ومجرة JADES-GS-z14-0 ، وهي مجرة ​​من نوع "لايمان بريك" عند الانزياح الأحمر z ~ 14.32، والتي اكتشفها أيضًا تلسكوب جيمس ويب الفضائي.