Anatomia de uma bolha ionizada: espectroscopia de franja do NIRCam do emissor de Lyman-alpha de dupla pico COLA1 em z=6.6 e seu ambiente

O gás intergaláctico cada vez mais neutro em z > 6 impacta o fluxo de Lyman-α (Ly α ) observado a partir das galáxias. Uma galáxia luminosa, COLA1, se destaca por sua linha de Ly α de dupla pico única em z = 6.6, não vista em nenhuma simulação de reionização. Aqui, apresentamos uma espectroscopia de campo amplo sem fendas do JWST/NIRCam em um campo de 21 arcmin² centrado em COLA1. Encontramos 141 galáxias selecionadas espectroscopicamente através do duplo O III em 5.35 < z < 6.95, com 40 dessas fontes apresentando H β. Para COLA1, detectamos O III 4363 além de H γ. Medimos um desvio para o vermelho sistêmico de z = 6.5917 para COLA1, confirmando a natureza clássica de dupla pico do perfil de Ly α. Isso implica que reside em uma bolha altamente ionizada e que está vazando fótons ionizantes com uma alta fração de fuga de f esc (LyC) = 20–50%, tornando-a um laboratório primordial para estudar a fuga do contínuo de Lyman na Época da Reionização. COLA1 apresenta todos os sinais de um ionizador prolífico com uma fração de fuga de Ly α de 81 ± 5%, decremento de Balmer indicando ausência de poeira, uma inclinação UV acentuada (β UV = −3.2 ± 0.4), e uma densidade de superfície de formação de estrelas ≳10× a de galáxias típicas em desvio para o vermelho semelhante. Detectamos cinco galáxias no ambiente próximo de COLA1 (Δ z < 0.02). Explorando a alta completude espectroscópica inerente às pesquisas de franja, e utilizando simulações simuladas que imitam totalmente a função de seleção, mostramos que o número de companheiros detectados é muito típico para uma galáxia normal igualmente brilhante em UV (M UV ∼ −21.3) – ou seja, a bolha ionizada ao redor de COLA1 é improvável que seja devido a uma densidade excessivamente grande. Em vez disso, as propriedades ionizantes medidas sugerem que COLA1 por si só pode estar alimentando a bolha necessária para explicar seu perfil de Ly α de dupla pico (R ion ≈ 0.7 pMpc), com apenas contribuições menores de vizinhos detectados (−19.5 ≲ M UV ≲ −17.5).