MH
Matthew Hayes
Author with expertise in Galaxy Formation and Evolution in the Universe
Achievements
Open Access Advocate
Cited Author
Key Stats
Upvotes received:
0
Publications:
13
(92% Open Access)
Cited by:
568
h-index:
46
/
i10-index:
128
Reputation
Biology
< 1%
Chemistry
< 1%
Economics
< 1%
Show more
How is this calculated?
Publications
0

Farmer's lung: A clinical, radiographic, functional, and serological correlation of acute and chronic stages

E. Hapke et al.Sep 1, 1968
In assessing patients suffering from farmer9s lung, the acute stage must be distinguished from the chronic stage of the disease. The conspicuous radiographic signs in the acute farmer9s lung episode and the often dramatic clearing make an important contribution to the diagnosis. The radiographic changes in chronic farmer9s lung are not specific and cover a wide range of appearances. Even minor nodular changes are significant. Farmer9s lung, acute and chronic, is not a disease predominantly characterized by a defect in gas exchange. During the acute illness the reduction in diffusing capacity is often accompanied by a decrease in lung volumes; the pulmonary function profile of the chronic stage is variable. In only a relatively small proportion of chronic farmer9s lung patients does a defect in gas exchange predominate, and in some it may be manifest only during exercise. Airway obstruction is a feature of chronic farmer9s lung. In chronic farmer9s lung patients discrepancies between the severity of complaints and results of pulmonary function tests are not infrequent. In some patients with considerable disability conventional pulmonary function studies may demonstrate little or no impairment of the functions measured. In patients suffering from an acute farmer9s lung episode, serological tests should be positive, possibly in high titre. In the chronic stage of the disease the chance of finding positive serology in a patient diminishes with the length of time elapsed since the last acute episode. The period of serological transition appears to be the third year.
0
Citation268
0
Save
0

ON THE REDSHIFT EVOLUTION OF THE Lyα ESCAPE FRACTION AND THE DUST CONTENT OF GALAXIES

Matthew Hayes et al.Feb 24, 2011
The Ly-alpha emission line has been proven a powerful tool by which to study evolving galaxies at the highest redshifts. However, in order to use Lya as a physical probe of galaxies, it becomes vital to know the Lya escape fraction (fescLya). Unfortunately, due to the resonant nature of Lya, fescLya may vary unpredictably and requires empirical measurement. Here we compile Lya luminosity functions between redshift z=0 and 8 and, combined with H-alpha and ultraviolet data, assess how fescLya evolves with redshift. We find a strong upwards evolution in fescLya over the range z=0.3-6, which is well-fit by the power-law fescLya \propto (1+z)^\xi, with \xi =(2.57_-0.12^+0.19). This predicts that fescLya should reach unity at z=11.1. By comparing fescLya and E(B-V) in individual galaxies we derive an empirical relationship between fescLya and E(B-V), which includes resonance scattering and can explain the redshift evolution of fescLya between z=0 and 6 purely as a function of the evolution in the dust content of galaxies. Beyond z~6.5, fescLya drops more substantially; an effect attributed to either ionizing photon leakage, or an increase in the neutral gas fraction of the intergalactic medium. While distinguishing between those two scenarios may be extremely challenging, by framing the problem this way we remove the uncertainty of the halo mass from Lya-based tests of reionization. We finally derive a new method by which to estimate the dust content of galaxies based purely upon the observed Lya and UV LFs. These data are characterized by an exponential with an e-folding redshift of ~3.5.
0

Star cluster formation in the most extreme environments: insights from the HiPEEC survey

Angela Adamo et al.Sep 3, 2020
ABSTRACT We present the Hubble imaging Probe of Extreme Environments and Clusters (HiPEEC) survey. We fit HST NUV to NIR broad-band and H α fluxes to derive star cluster ages, masses, and extinctions and determine the star formation rate (SFR) of six merging galaxies. These systems are excellent laboratories to trace cluster formation under extreme gas physical conditions, rare in the local Universe, but typical for star-forming galaxies at cosmic noon. We detect clusters with ages of 1–500 Myr and masses that exceed 107 M⊙. The recent cluster formation history and their distribution within the host galaxies suggest that systems such as NGC 34, NGC 1614, and NGC 4194 are close to their final coalescing phase, while NGC 3256, NGC 3690, and NGC 6052 are at an earlier/intermediate stage. A Bayesian analysis of the cluster mass function in the age interval 1–100 Myr provides strong evidence in four of the six galaxies that an exponentially truncated power law better describes the observed mass distributions. For two galaxies, the fits are inconclusive due to low number statistics. We determine power-law slopes β ∼ −1.5 to −2.0 and truncation masses, Mc, between 106 and a few times 107 M⊙, among the highest values reported in the literature. Advanced mergers have higher Mc than early/intermediate merger stage galaxies, suggesting rapid changes in the dense gas conditions during the merger. We compare the total stellar mass in clusters to the SFR of the galaxy, finding that these systems are among the most efficient environments to form star clusters in the local Universe.
0

UVCANDELS: The Role of Dust on the Stellar Mass–Size Relation of Disk Galaxies at 0.5 ≤ z ≤ 3.0

K. Nedkova et al.Jul 31, 2024
Abstract We use the Ultraviolet Imaging of the Cosmic Assembly Near-infrared Deep Extragalactic Legacy Survey fields (UVCANDELS) to measure half-light radii in the rest-frame far-UV for ∼16,000 disk-like galaxies over 0.5 ≤ z ≤ 3. We compare these results to rest-frame optical sizes that we measure in a self-consistent way and find that the stellar mass–size relation of disk galaxies is steeper in the rest-frame UV than in the optical across our entire redshift range. We show that this is mainly driven by massive galaxies (≳10 10 M ⊙ ), which we find to also be among the most dusty. Our results are consistent with the literature and have commonly been interpreted as evidence of inside-out growth wherein galaxies form their central structures first. However, they could also suggest that the centers of massive galaxies are more heavily attenuated than their outskirts. We distinguish between these scenarios by modeling and selecting galaxies at z = 2 from the VELA simulation suite in a way that is consistent with UVCANDELS. We show that the effects of dust alone can account for the size differences we measure at z = 2. This indicates that, at different wavelengths, size differences and the different slopes of the stellar mass–size relation do not constitute evidence for inside-out growth.
0

Glimmers in the Cosmic Dawn: A Census of the Youngest Supermassive Black Holes by Photometric Variability*

Matthew Hayes et al.Aug 1, 2024
Abstract We report the first results from a deep near-infrared campaign with the Hubble Space Telescope to obtain late-epoch images of the Hubble Ultra Deep Field, 10–15 yr after the first epoch data were obtained. The main objectives are to search for faint active galactic nuclei (AGN) at high redshifts by virtue of their photometric variability and measure (or constrain) the comoving number density of supermassive black holes (SMBHs), n SMBH , at early times. In this Letter, we present an overview of the program and preliminary results concerning eight objects. Three variables are supernovae, two of which are apparently hostless with indeterminable redshifts, although one has previously been recorded as a z ≈ 6 object precisely because of its transient nature. Two further objects are clear AGN at z = 2.0 and 3.2, based on morphology and/or infrared spectroscopy from JWST. Three variable targets are identified at z = 6–7 that are also likely AGN candidates. These sources provide a first measure of n SMBH in the reionization epoch by photometric variability, which places a firm lower limit of 3 × 10 −4 cMpc −3 . After accounting for variability and luminosity incompleteness, we estimate n SMBH ≳ 8 × 10 −3 cMpc −3 , which is the largest value so far reported at these redshifts. This SMBH abundance is also strikingly similar to estimates of n SMBH in the local Universe. We discuss how these results test various theories for SMBH formation.
0

The Ultraviolet Luminosity Function at 0.6 < z < 1 from UVCANDELS

Lei Sun et al.Aug 21, 2024
Abstract UVCANDELS is a Hubble Space Telescope Cycle-26 Treasury Program awarded 164 orbits of primary ultraviolet (UV) F275W imaging and coordinated parallel optical F435W imaging in four CANDELS fields—GOODS-N, GOODS-S, EGS, and COSMOS—covering a total area of ∼426 arcmin 2 . This is ∼2.7 times larger than the area covered by previous deep-field space UV data combined, reaching a depth of about 27 and 28 ABmag (5 σ in 0.”2 apertures) for F275W and F435W, respectively. Along with new photometric catalogs, we present an analysis of the rest-frame UV luminosity function (LF), relying on our UV-optimized aperture photometry method, yielding a factor of 1.5 increase over H-isophot aperture photometry in the signal-to-noise ratios of galaxies in our F275W imaging. Using well-tested photometric redshift measurements, we identify 5810 galaxies at redshifts 0.6 < z < 1, down to an absolute magnitude of M UV = −14.2. In order to minimize the effect of uncertainties in estimating the completeness function, especially at the faint end, we restrict our analysis to sources above 30% completeness, which provides a final sample of 4726 galaxies at −21.5 < M UV < −15.5. We performed a maximum likelihood estimate to derive the best-fit parameters of the UV LF. We report a best-fit faint-end slope of α = − 1.359 − 0.041 + 0.041 at z ∼ 0.8. Creating subsamples at z ∼ 0.7 and z ∼ 0.9, we observe a possible evolution of α with redshift. The unobscured UV luminosity density at M UV < −10 is derived as ρ U V = 1.339 − 0.030 + 0.027  ( ×  10 26   e r g   s − 1    H z − 1    M p c − 3  ) using our best-fit LF parameters. The new F275W and F435 photometric catalogs from UVCANDELS have been made publicly available on the Barbara A. Mikulski Archive for Space Telescopes.
0

Low-redshift Lyman Continuum Survey (LzLCS): Radio continuum properties of low-z Lyman continuum emitters

Omkar Bait et al.Jun 6, 2024
Context. Sources that leak Lyman continuum (LyC) photons and lead to the reionisation of the universe are an object of intense study using multiple observing facilities. Recently, the Low-redshift LyC Survey (LzLCS) has presented the first large sample of LyC emitting galaxies at low redshift ( z ∼ 0.3) with the Hubble Space Telescope Cosmic Origins Spectrograph. The LzLCS sample contains a robust estimate of the LyC escape fraction ( f esc LyC ) for 66 galaxies, spanning a wide range of f esc LyC values. Aims. Here, we aim to study the dependence of f esc LyC on the radio continuum (RC) properties of LzLCS sources. Overall, RC emission can provide unique insights into the role of supernova feedback, cosmic rays (CRs), and magnetic fields from its non-thermal emission component. RC emission is also a dust-free tracer of the star formation rate (SFR) in galaxies. Methods. In this study, we present Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) RC observations of the LzLCS sources at gigahertz (GHz) frequencies. We performed VLA C (4−8 GHz) and S (2−4 GHz) band observations for a sample of 53 LzLCS sources. We also observed a sub-sample of 17 LzLCS sources in the L (1−2 GHz) band. We detected RC from both C - and S -bands in 24 sources for which we are able to estimate their radio spectral index across 3−6 GHz, denoted as α 6 GHz 3 GHz . We also used the RC luminosity to estimate their SFRs. Results. The radio spectral index of LzLCS sources spans a wide range, from flat (≥ − 0.1) to very steep (≤ − 1.0). They have a steeper mean α 6 GHz 3 GHz (≈ − 0.92) compared to that expected for normal star-forming galaxies ( α 6 GHz 3 GHz ≈ −0.64). They also show a larger scatter in α 6 GHz 3 GHz (∼0.71) compared to that of normal star-forming galaxies (∼0.15). The strongest leakers in our sample show flat α 6 GHz 3 GHz , weak leakers have α 6 GHz 3 GHz close to normal star-forming galaxies and non-leakers are characterized by steep α 6 GHz 3 GHz . We argue that a combination of young ages, free-free absorption, and a flat cosmic-ray energy spectrum can altogether lead to a flat α 6 GHz 3 GHz for strong leakers. Non-leakers are characterized by steep spectra which can arise due to break or cutoff at high frequencies. Such a cutoff in the spectrum can arise in a single injection model of CRs characteristic of galaxies which have recently stopped star-formation. The dependence of f esc LyC on α 6 GHz 3 GHz (which is orientation-independent) suggests that the escape of LyC photons is not highly direction-dependent at least to the first order. The radio-based SFRs (SFR RC ) of LzLCS sources show a large offset (∼0.59 dex) from the standard SFR RC calibration. We find that adding α 6 GHz 3 GHz as a second parameter helps us to calibrate the SFR RC with SFR UV and SFR H β within a scatter of ∼0.21 dex. Conclusions. For the first time, we have found a relation between α 6 GHz 3 GHz and f esc LyC . This hints at the interesting role of supernovae feedback, CRs, and magnetic fields in facilitating the escape (alternatively, and/or the lack) of LyC photons.
0

The impact of environment on size: Galaxies are 50% smaller in the Fornax Cluster compared to the field

Nushkia Chamba et al.Jun 10, 2024
Size is a fundamental parameter for measuring the growth of galaxies and the role of the environment on their evolution. However, the conventional size definitions used for this purpose are often biased and miss the diffuse, outermost signatures of galaxy growth, including star formation and gas accretion. We address this issue by examining low surface brightness truncations or galaxy ‘edges’ as a physically motivated tracer of size based on star formation thresholds. Our total sample consists of ∼900 galaxies with stellar masses ranging from 10 5 M ⊙ < M ⋆ < 10 11 M ⊙ . This sample of nearby cluster, group satellite, and nearly isolated field galaxies was compiled using multi-band imaging from the Fornax Deep Survey, deep IAC Stripe 82, and Dark Energy Camera Legacy Surveys. We find that the edge radii scale as R edge ∝ M ⋆ 0.42 , with a very small intrinsic scatter (∼0.07 dex). The scatter is driven by the morphology and environment of galaxies. In both the cluster and field, early-type dwarfs are systematically smaller by approximately 20% compared to late-type dwarfs. However, galaxies in the Fornax cluster are the most impacted. At a fixed stellar mass, edges in the cluster can be found at about 50% smaller radii, and the average stellar surface density at the edges is a factor of two higher, ∼1 M ⊙ /pc 2 . Our findings support the rapid removal of loosely bound neutral hydrogen (H I ) in hot, crowded environments, which truncates galaxies outside-in earlier, preventing the formation of more extended sizes and lower density edges. Our results highlight the importance of deep imaging surveys to the study of low surface brightness imprints of the large-scale structure and environment on galaxy evolution.
0

CLASSY. IX. The Chemical Evolution of the Ne, S, Cl, and Ar Elements

Karla Arellano-Córdova et al.Jun 1, 2024
Abstract To study the chemical evolution across cosmic epochs, we investigate Ne, S, Cl, and Ar abundance patterns in the Cosmic Origins Spectrograph Legacy Archive Spectroscopic SurveY (CLASSY). CLASSY comprises local star-forming galaxies (SFGs; 0.02 < z < 0.18) with enhanced star formation rates, making them strong analogues to high- z SFGs. With direct measurements of electron temperature, we derive accurate ionic abundances for all elements and assess ionization correction factors (ICFs) to account for unseen ions and derive total abundances. We find Ne/O, S/O, Cl/O, and Ar/O exhibit constant trends with gas-phase metallicity for 12+log(O/H) < 8.5 but significant correlation for Ne/O and Ar/O with metallicity for 12+log(O/H) > 8.5, likely due to ICFs. Thus, the applicability of the ICFs to integrated spectra of galaxies could bias results, underestimating true abundance ratios. Using CLASSY as a local reference, we assess the evolution of Ne/O, S/O, and Ar/O in galaxies at z > 3, finding no cosmic evolution of Ne/O, while the lack of direct abundance determinations for S/O and Ar/O can bias the interpretation of the evolution of these elements. We determine the fundamental metallicity relationship (FMR) for CLASSY and compare to the high-redshift FMR, finding no evolution. Finally, we perform the first mass–neon relationship analysis across cosmic epochs, finding a slight evolution to high Ne at later epochs. The robust abundance patterns of CLASSY galaxies and their broad range of physical properties provide essential benchmarks for interpreting the chemical enrichment of the early galaxies observed with the JWST.
0

CLASSY. XI. Tracing Neutral Gas Properties Using UV Absorption Lines and 21 cm Observations*

Kaelee Parker et al.Dec 1, 2024
Abstract Rest-frame far-ultraviolet (FUV) observations from JWST are revolutionizing our understanding of the high- z galaxies that drove reionization and the mechanisms by which they accomplished it. To fully interpret these observations, we must be able to diagnose how properties of the interstellar medium (ISM; e.g., column density, covering fraction, and outflow velocity) directly relate to the absorption features produced. Using the high-signal-to-noise and high-resolution FUV spectra of 45 nearby star-forming galaxies from the Cosmic Origins Spectrograph Legacy Spectroscopic Survey, we present the largest uniform, simultaneous characterization of neutral and low-ionization state (LIS) interstellar UV absorption lines (O i , Si ii , S ii , C ii , and Al ii ) across a wide range of galaxy properties. We also present 21 cm H i observations for 35 galaxies, multiple of which are gas-poor or nondetected, possibly indicating the onset of a post-starburst phase. We find that our simultaneous one-component Voigt profile fits are capable of accurately modeling the LIS absorption for ∼75% of galaxies, mitigating challenges associated with saturation, infilling, and degeneracies. While the most massive galaxies require additional components, our one-component fits return average properties of the absorbing gas and follow the scaling relations described by a single gas cloud. We explore connections between LIS absorption and direct tracers of the neutral ISM (O i , Ly α , and H i 21 cm), finding that C ii most closely traces the neutral gas trends, while other ions exhibit weaker correlations. Given the challenges with directly observing H i at higher- z , we demonstrate that LIS absorption can be a powerful means to study the neutral ISM and present empirical relationships for predicting neutral gas properties.
Load More