Probing pre-galactic metal enrichment with high-redshift gamma-ray bursts

Astrophysical Journal

Volumn 760, Issue 1, 2012, Pages

  Wang, F Y ^a,b,g   Bromm, Volker ^b,c   Greif, Thomas H ^d   Stacy, Athena ^e   Dai, Z G ^a   Loeb, Abraham ^f   Cheng, K S ^g  

^a NANJING UNIVERSITY   (China)

^b University of Texas at Austin   (United States)

^c UNIVERSITY OF TEXAS AT AUSTIN   (United States)

^d MAX PLANCK INSTITUT FÜR ASTROPHYSIK   (Germany)

^e NASA GODDARD SPACE FLIGHT CENTER   (United States)

^f HARVARD UNIVERSITY   (United States)

^g UNIVERSITY OF HONG KONG   (Hong Kong)

Author keywords

Cosmology: observations; cosmology: theory; galaxies: high redshift; gamma ray burst: general; quasars: absorption lines

Indexed keywords

EID: 84868528540     PISSN: 0004637X     EISSN: 15384357     Source Type: Journal    
DOI: 10.1088/0004-637X/760/1/27     Document Type: Article

References (131)

1. Abel, T., Bryan, G. L., & Norman, M. L. 2002, Science, 295, 93 (Pubitemid 34052351)
2. Abel, T., Norman, M. L., & Madau, P. 1999, ApJ, 523, 66
3. Abel, T., Wise, J. H., & Bryan, G. L. 2007, ApJ, 659, L87
4. Alvarez, M. A., Bromm, V., & Shapiro, P. R. 2006, ApJ, 639, 621 (Pubitemid 43448708)
5. Baraffe, I., Heger, A., & Woosley, S. E. 2001, ApJ, 550, 890 (Pubitemid 33260477)
6. Barkana, R. & Loeb, A. 2001, Phys. Rep., 349, 125
7. Barkana, R. & Loeb, A. 2004, ApJ, 601, 64
8. Belczynski, K., Bulik, T., Heger, A., & Fryer, C. 2007, ApJ, 664, 986
9. Blandford, R. D. & McKee, C. F. 1976, Phys. Fluid, 19, 1130
10. Bloom, J. S. 2011, What are Gamma-ray Bursts? (Princeton, NJ: Princeton Univ. Press)
11. Bromm, V., Coppi, P. S., & Larson, R. B. 1999, ApJ, 527, L5
12. Bromm, V., Coppi, P. S., & Larson, R. B. 2002, ApJ, 564, 23 (Pubitemid 37103923)
13. Bromm, V., Ferrara, A., Coppi, P. S., & Larson, R. B. 2001a, MNRAS, 328, 969 (Pubitemid 33626922)
14. Bromm, V., Kudritzki, R. P., & Loeb, A. 2001b, ApJ, 552, 464
15. Bromm, V. & Larson, R. B. 2004, ARA&A, 42, 79 (Pubitemid 39483468)
16. Bromm, V. & Loeb, A. 2002, ApJ, 575, 111 (Pubitemid 37089208)
17. Bromm, V. & Loeb, A. 2003, Nature, 425, 812 (Pubitemid 37351460)
18. Bromm, V. & Loeb, A. 2006, ApJ, 642, 382 (Pubitemid 43937975)
19. Bromm, V. & Loeb, A. 2012, Gamma-ray Bursts, ed. C. Kouveliotou, S. E. Woosley, & R. A. M. J. Wijers (Cambridge: Cambridge Univ. Press), arXiv:0706.2445v2
20. Bromm, V. & Yoshida, N. 2011, ARA&A, 49, 373
21. Bromm, V., Yoshida, N., Hernquist, L., & McKee, C. F. 2009, Nature, 459, 49
22. Campisi, M. A., Maio, U., Salvaterra, R., & Ciardi, B. 2011, MNRAS, 416, 2760
23. Cen, R. 2003, ApJ, 591, 12 (Pubitemid 36989698)
24. Chandra, P., Frail, D. A., & Fox, D. et al. 2010, ApJ, 712, L31
25. Chary, R., Berger, E., & Cowie, L. 2007, ApJ, 671, 272
26. Ciardi, B. & Ferrara, A. 2005, Space Sci. Rev., 116, 625 (Pubitemid 40626419)
27. Ciardi, B. & Loeb, A. 2000, ApJ, 540, 687
28. Clark, P. C., Glover, S. C. O., Klessen, R. S., & Bromm, V. 2011a, ApJ, 727, 110
29. Clark, P. C., Glover, S. C. O., & Smith, R. J. et al. 2011b, Science, 331, 1040
30. Clarke, C. J. & Bromm, V. 2003, MNRAS, 343, 1224 (Pubitemid 37272959)
31. Cucchiara, A., Levan, A. J., & Fox, D. B. et al. 2011, ApJ, 736, 7
32. Dai, Z. G., Liang, E. W., & Xu, D. 2004, ApJ, 612, L101 (Pubitemid 39453728)
33. D'Elia, V., Campana, S., & Covino, S. et al. 2011, MNRAS, 418, 680
34. de Souza, R. S., Yoshida, N., & Ioka, K. 2011, A&A, 533, A32
35. Elliott, J., Greiner, J., & Khochfar, S. et al. 2012, A&A, 539, A113
36. Fan, X., Carilli, C. L., & Keating, B. 2006, ARA&A, 44, 415 (Pubitemid 44759800)
37. Frebel, A. & Bromm, V. 2012, ApJ, in press (arXiv:1010.1261)
38. Frebel, A., Johnson, J. L., & Bromm, V. 2007, MNRAS, 380, L40
39. Frebel, A., Johnson, J. L., & Bromm, V. 2009, MNRAS, 392, L50
40. Furlanetto, S. R. & Loeb, A. 2003, ApJ, 588, 18 (Pubitemid 37077044)
41. Furlanetto, S. R. & Loeb, A. 2005, ApJ, 634, 1 (Pubitemid 41803211)
42. Gallerani, S., Salvaterra, R., Ferrara, A., & Choudhury, T. R. 2008, MNRAS, 388, L84
43. Gardner, J. P., Mather, J. C., & Clampin, M. et al. 2006, Space Sci. Rev., 123, 485 (Pubitemid 44770834)
44. Gou, L. J., Fox, D. B., & Mészáros, P. 2007, ApJ, 668, 1083
45. Gou, L. J., Mészáros, P., Abel, T., & Zhang, B. 2004, ApJ, 604, 508 (Pubitemid 38726777)
46. Greif, T. H. & Bromm, V. 2006, MNRAS, 373, 128 (Pubitemid 44715383)
47. Greif, T. H., Bromm, V., & Clark, P. C. et al. 2012, MNRAS, 424, 399
48. Greif, T. H., Glover, S. C. O., Bromm, V., & Klessen, R. S. 2010, ApJ, 716, 510
49. Greif, T. H., Johnson, J. L., Klessen, R. S., & Bromm, V. 2008, MNRAS, 387, 1021
50. Greif, T. H., Johnson, J. L., Klessen, R. S., & Bromm, V. 2009, MNRAS, 399, 639
51. Greif, T. H., Springel, V., & White, S. D. M. et al. 2011, ApJ, 737, 75
52. Greiner, J., Krühler, T., & Fynbo, J. P. U. et al. 2009, ApJ, 693, 1610
53. Haiman, Z., Thoul, A. A., & Loeb, A. 1996, ApJ, 464, 523 (Pubitemid 126082424)
54. Heger, A. & Woosley, S. E. 2002, ApJ, 567, 532 (Pubitemid 37394336)
55. Heger, A. & Woosley, S. E. 2010, ApJ, 724, 341
56. Hjorth, J., Sollerman, J., & Moller, P. et al. 2003, Nature, 423, 847 (Pubitemid 36781271)
57. Hosokawa, T., Omukai, K., Yoshida, N., & Yorke, H. W. 2011, Science, 334, 1250
58. Hummel, J. A., Pawlik, A. H., Milosavljević, M., & Bromm, V. 2012, ApJ, 755, 72
59. Inoue, S., Omukai, K., & Ciardi, B. 2007, MNRAS, 380, 1715
60. Ioka, K. & Mészáros, P. 2005, ApJ, 619, 684
61. Johnson, J. L. & Bromm, V. 2006, MNRAS, 366, 247 (Pubitemid 43423970)
62. Johnson, J. L., Greif, T. H., & Bromm, V. 2008, MNRAS, 388, 26
63. Johnson, J. L., Greif, T. H., Bromm, V., Klessen, R. S., & Ippolito, J. 2009, MNRAS, 399, 37
64. Karlsson, T., Bromm, V., & Bland-Hawthorn, J. 2012, Rev. Mod. Phys., in press (arXiv:1101.4024)
65. Kitayama, T., Yoshida, N., Susa, H., & Umemura, M. 2004, ApJ, 613, 631 (Pubitemid 39436437)
66. Kobayashi, S. 2000, ApJ, 545, 807 (Pubitemid 33217704)
67. Komatsu, E., Smith, K. M., & Dunkley, J. et al. 2011, ApJS, 192, 18
68. Komissarov, S. S. & Barkov, M. V. 2010, MNRAS, 402, L25
69. Kudritzki, R. P. 2002, ApJ, 577, 389 (Pubitemid 37094917)
70. Lamb, D. Q. & Reichart, D. E. 2000, ApJ, 536, 1
71. Loeb, A. 2010, How did the First Stars and Galaxies Form? (Princeton, NJ: Princeton Univ. Press)
72. MacFadyen, A. I., Woosley, S. E., & Heger, A. 2001, ApJ, 550, 410
73. Mackey, J., Bromm, V., & Hernquist, L. 2003, ApJ, 586, 1 (Pubitemid 36938037)
74. Madau, P., Ferrara, A., & Rees, M. J. 2001, ApJ, 555, 92
75. Maio, U., Ciardi, B., Dolag, K., Tornatore, L., & Khochfar, S. 2010, MNRAS, 407, 1003
76. McKee, C. F. & Tan, J. C. 2008, ApJ, 681, 771
77. Mészáros, P. 2006, Rep. Prog. Phys., 69, 2259 (Pubitemid 44144174)
78. Mészáros, P. & Rees, M. J. 2010, ApJ, 715, 967
79. Miralda-Escudé, J. 1998, ApJ, 501, 15 (Pubitemid 128102365)
80. Morton, D. C. & Smith, W. H. 1973, ApJS, 26, 333
81. Oh, S. P. 2002, MNRAS, 336, 1021
82. Oh, S. P. & Haiman, Z. 2002, ApJ, 569, 558 (Pubitemid 37095141)
83. Omukai, K., Tsuribe, T., Schneider, R., & Ferrara, A. 2005, ApJ, 626, 627
84. Oppenheimer, B. D., Davé, R., & Finlator, K. 2009, MNRAS, 396, 729
85. Pan, T., Kasen, D., & Loeb, A. 2012, MNRAS, 422, 2701
86. Panaitescu, A. & Kumar, K. 2000, ApJ, 543, 66
87. Pawlik, A. H., Milosavljević, M., & Bromm, V. 2011, ApJ, 731, 54
88. Porciani, C. & Madau, P. 2001, ApJ, 548, 522
89. Qian, Y. Z. & Wasserburg, G. J. 2001, ApJ, 559, 925
90. Ricotti, M., Gnedin, N. Y., & Shull, J. M. 2002, ApJ, 575, 33 (Pubitemid 37089203)
91. Ritter, J. S., Safranek-Shrader, C., Gnat, O., Milosavljević, M., & Bromm, V. 2012, ApJ, submitted (arXiv:1203.2957)
92. Rybicki, G. B. & Lightman, A. P. 1979, Radiative Processes in Astrophysics (New York: Wiley)
93. Safranek-Shrader, C., Agarwal, M., & Federrath, C. et al. 2012, MNRAS, 426, 1159
94. Safranek-Shrader, C., Bromm, V., & Milosavljević, M. 2010, ApJ, 723, 1568
95. Salvaterra, R., Della Valle, M., & Campana, S. et al. 2009, Nature, 461, 1258
96. Sari, R., Piran, T., & Narayan, R. 1998, ApJ, 497, L17 (Pubitemid 128057893)
97. Schneider, R., Ferrara, A., Natarajan, P., & Omukai, K. 2002, ApJ, 571, 30 (Pubitemid 37073501)
98. Schneider, R., Omukai, K., Inoue, A. K., & Ferrara, A. 2006, MNRAS, 369, 1437 (Pubitemid 43901571)
99. Shu, F. H., Lizano, S., Galli, D., Cantó, J., & Laughlin, G. 2002, ApJ, 580, 969 (Pubitemid 37103864)
100. Smith, R. J., Glover, S. C. O., Clark, P. C., Greif, T. H., & Klessen, R. S. 2011, MNRAS, 414, 3633
101. Spergel, D. N., Verde, L., & Peiris, H. V. et al. 2003, ApJS, 148, 175 (Pubitemid 37395203)
102. Stacy, A., Bromm, V., & Loeb, A. 2011, MNRAS, 413, 543
103. Stacy, A., Greif, T. H., & Bromm, V. 2010, MNRAS, 403, 45
104. Stacy, A., Greif, T. H., & Bromm, V. 2012, MNRAS, 422, 290
105. Stanek, K. Z., Matheson, T., & Garnavich, P. M. et al. 2003, ApJ, 591, L17 (Pubitemid 36989683)
106. Suwa, Y. & Ioka, K. 2011, ApJ, 726, 107
107. Tanvir, N. R., Fox, D. B., & Levan, A. J. et al. 2009, Nature, 461, 1254
108. Tegmark, M., Silk, J., & Rees, M. J. et al. 1997, ApJ, 474, 1 (Pubitemid 127010700)
109. Toma, K., Sakamoto, T., & Mészáros, P. 2011, ApJ, 731, 127
110. Tornatore, L., Ferrara, A., & Schneider, R. 2007, MNRAS, 382, 945
111. Totani, T. 1997, ApJ, 486, L71 (Pubitemid 127122636)
112. Totani, T., Kawai, N., & Kosugi, G. et al. 2006, PASJ, 58, 485
113. Tumlinson, J. 2010, ApJ, 708, 1398
114. Tumlinson, J., Shull, J. M., & Rachford, B. L. et al. 2002, ApJ, 566, 857 (Pubitemid 37117590)
115. Wang, F. Y. & Dai, Z. G. 2009, MNRAS, 400, L10
116. Wang, F. Y. & Dai, Z. G. 2011, ApJ, 727, L34
117. Wang, F. Y., Qi, S., & Dai, Z. G. 2011, MNRAS, 415, 3423
118. Whalen, D., Abel, T., & Norman, M. L. 2004, ApJ, 610, 14 (Pubitemid 39196060)
119. Wijers, R. A. M. J., Bloom, J. S., Bagla, J. S., & Natarajan, P. 1998, MNRAS, 294, L13
120. Wise, J. H. & Abel, T. 2007, ApJ, 665, 899
121. Wise, J. H. & Abel, T. 2008, ApJ, 685, 40
122. Wise, J. H., Turk, M. J., Norman, M. L., & Abel, T. 2012, ApJ, 745, 50
123. Woosley, S. E. 1993, ApJ, 405, 273
124. Woosley, S. E. & Bloom, J. S. 2006, ARA&A, 44, 507 (Pubitemid 44759802)
125. Woosley, S. E. & Weaver, T. A. 1995, ApJS, 101, 181
126. Wu, X. F., Dai, Z. G., Huang, Y. F., & Lu, T. 2003, MNRAS, 342, 1131 (Pubitemid 37268681)
127. Wyithe, J. S. B. & Loeb, A. 2003, ApJ, 586, 693 (Pubitemid 36937957)
128. Yoshida, N., Abel, T., Hernquist, L., & Sugiyama, N. 2003, ApJ, 592, 645 (Pubitemid 37089423)
129. Yüksel, H., Kistler, M. D., Beacom, J. F., & Hopkins, A. M. 2008, ApJ, 683, L5
130. Zhang, B. 2007, Chin. J. Astron. Astrophys., 7, 1
131. Zhang, B., Zhang, B.-B., & Virgili, F. J. et al. 2009, ApJ, 703, 1696