Abstract
In this series of lectures, aimed for non-specialists, I review the considerable progress that has been made in the past decade in understanding how galaxies form and evolve. Complementing the presentations of my theoretical colleagues, I focus primarily on the impressive achievements of observational astronomers. A credible framework, the ΛCDM model, now exists for interpreting these observations: this is a universe with dominant dark energy whose structure grows slowly from the gravitational clumping of dark matter halos in which baryonic gas cools and forms stars. The standard model fares well in matching the detailed properties of local galaxies, and is addressing the growing body of detailed multi-wavelength data at high redshift. Both the star formation history and the assembly of stellar mass can now be empirically traced from redshifts z ≃ 6 to the present day, but how the various distant populations relate to one another and precisely how stellar assembly is regulated by feedback and environmental processes remains unclear. In the latter part of my lectures, I discuss how these studies are being extended to locate and characterize the earliest sources beyond z ≃ 6. Did early star-forming galaxies contribute significantly to the reionization process and over what period did this occur? Neither theory nor observations are well-developed in this frontier topic but the first results are exciting and provide important guidance on how we might use more powerful future facilities to fill in the details.
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References
Aaronson, M.: Ap. J. 221, L103 (1978)
Aharonian, F., et al.: Nature 440, 1018 (2006)
Adelberger, K., et al.: Ap. J. 505, 18 (1998)
Astier, P., et al.: Astron. Astrophys., 447, 31 (2006)
Bahcall, N., et al.: Science 284, 1481 (1999)
Baldry, I., Glazebrook, K.: Ap. J. 593, 258 (2003)
Barkana, R., Loeb, A.: Phys. Rep. 349, 125 (2000)
Baugh, C., et al.: MNRAS 283, 1361 (1996)
Baugh, C., et al.: Ap. J. 498, 504 (1998)
Baugh, C., et al.: MNRAS 305, L21 (2005a)
Baugh, C., et al.: MNRAS 356, 1191 (2005b)
Becker, G., et al.: ApJ, 662, 72, (2007)
Becker, R.H., et al.: AJ. 122, 2850 (2001)
Beckwith, S., et al.: AJ. 132, 1179 (2006)
Bell, E., et al.: Ap. J. 608, 752 (2004)
Bell, E., et al.: Ap. J. 640, 241 (2006)
Bender, R., et al.: Ap. J. 399, 462 (1992)
Bennett, C., et al.: Ap. J. Suppl. 148, 97 (2003)
Benson, A., et al.: MNRAS 336, 564 (2002)
Benson, A., et al.: Ap. J. 599, 38 (2003)
de Bernadis, P., et al.: Nature 404, 955 (2000)
Bernstein, R., et al.: Ap. J. 571, 56 (2002)
Blain, A., et al.: Phys. Rep. 369, 111 (2002)
Blain, A., et al.: Ap. J. 611, 725 (2004)
Blandford, R., Narayan, R.: ARAA 30, 311 (1992)
Blanton, M.R., et al.: A.J. 121, 2358 (2001)
Blumenthal, G., et al.: Nature 311, 517 (1984)
Bolton, A., et al.: Ap. J. 638, 703 (2006)
Bouwens, R., et al.: Ap. J. 606, L25 (2004)
Bouwens, R., et al.: Ap.J, 653, 53, (astro-ph/0509641) (2006)
Bower, R., et al.: MNRAS 254, 601 (1992)
Bower, R., et al.: MNRAS 370, 645 (2006)
Brinchmann, J., Ellis, R.S.: Ap. J. 536, L77 (2000)
Broadhurst, T., et al.: Nature 355, 55 (1992)
Broadhurst, T., et al.: Ap. J. 621, 53 (2005)
Bruzual, G.: Ph.D. thesis, UC Berkeley (1980)
Bundy, K., et al.: Ap. J. 601, L123 (2004)
Bundy, K., et al.: Ap. J. 625, 621 (2005)
Bundy, K., et al.: Ap. J. 651, 120 (2006)
Bunker, A., et al.: MNRAS 355, 374 (2004)
Bunker, A., et al.: New. AR. 50, 94 (2006)
Calzetti, D., et al.: Ap. J. 533, 682 (2000)
Caroll, S., et al.: ARAA 30, 499 (1992)
Chabrier, G.: PASP 115, 763 (2003)
Chapman, S., et al.: Nature 422, 695 (2003)
Chapman, S., et al.: Ap. J. 622, 772 (2005)
Conselice, C., et al.: Ap. J. 628, 160 (2005)
Cowie, L., et al.: AJ. 109, 1522 (1995)
Cowie, L., et al.: AJ. 112, 839 (1996)
Cole, S., et al.: MNRAS 319, 168 (2000)
Cole, S., et al.: MNRAS 326, 255 (2001)
Cole, S., et al.: MNRAS 362, 505 (2005)
Colless, M., et al.: MNRAS 328, 1039 (2001)
Couch, W., et al.: Ap. J. 497, 188 (1998)
Croton, D., et al.: MNRAS 365, 11 (2006)
Daddi, E., et al.: Ap. J. 617, 746 (2004)
Davies, R.L., et al.: Ap. J. 584, L33 (2001)
de Lucia, G., et al.: MNRAS 366, 499 (2006)
Dickinson, M., et al.: Ap. J. 587, 25 (2003)
Dickinson, M., et al.: Ap. J. 600, L99 (2004)
Djorgovski, S., Davis, M.: Ap. J. 313, 59 (1987)
Djorgovski, S., et al.: Ap. J. 560, L5 (2001)
Dole, H., et al.: Astron. Astrophys. 451, 417 (2006)
Dressler, A.: Ap. J. 236, 351 (1980)
Dressler, A., et al.: Ap. J. 313, 42 (1987)
Dressler, A., et al.: Ap. J. 490, 577 (1997)
Driver, S., et al.: Ap. J. 453, 48 (1995)
Drory, N., et al.: Ap. J. 619, L131 (2005)
Dube, R.R., et al.: Ap. J. 232, 333 (1979)
Dunlop, J., et al.: MNRAS, 376, 1054 (astro-ph/0606192) (2006)
Ebbels, T., et al.: MNRAS 295, 75 (1998)
Eddington, A.S., Obs. 42, 119 (1919)
Egami, E., et al.: Ap. J. 618, L5 (2005)
Erb, D., et al.: Ap. J. 644, 813 (2006)
Ellis, R.S.: ARAA 35, 389 (1997)
Ellis, R.S., et al.: MNRAS 280, 235 (1996)
Ellis, R.S., et al.: Ap. J. 560, L119 (2001)
Ellison, S., et al.: AJ. 120, 1175 (2000)
Eyles, L., et al.: MNRAS 364, 443 (2005)
Eyles, L., et al.: MNRAS, 374, 910 (astro-ph/0607306) (2007)
Fall, S., Efstathiou, G.: MNRAS 193, 189 (1980)
Fall, S., et al.: Ap. J. 464, L43 (1996)
Fan, X., et al.: AJ. 125, 1649 (2003)
Fan, X., et al.: ARAA 44, 415 (2006a)
Fan, X., et al.: AJ. 132, 117 (2006b)
Felton, J.E.: AJ. 82, 861 (1977)
Finkbeiner, D., et al.: Ap J 544, 81 (2000)
Fontana, A., et al.: Astron. Astrophys. 424, 23 (2004)
Franx, M., et al.: Ap. J. 587, L79 (2003)
Frayer, D., et al.: AJ. 120, 1668 (2000)
Freedman, W., et al.: Ap. J. 553, 47 (2001)
Fukugita, M., Kawasaki, M.: MNRAS 343, L25 (2003)
Fukugita, M., Peebles, P.J.E.: Ap. J. 616, 643 (2004)
Fukugita, M., et al.: Ap. J. 503, 518 (1998)
Furlanetto, S., et al.: Phys. Reports 433, 181 (2005)
Gardner, J., et al.: Space Sci. Rev., 123, 485 (astro-ph/0606175) (2006)
Genzel, R., et al.: Nature 442, 786 (2006)
Gerhard, O., et al.: AJ. 121, 1936 (2001)
Giavalisco, M., et al.: Ap. J. 600, 103 (2004)
Glazebrook, K., et al.: MNRAS 275, L19 (1995)
Glazebrook, K., et al.: Nature 430, 181 (2004)
Gradshteyn, I.S., Ryzhik, I.M.: Tables of Integrals, Series and Products, {Academic} Press (2000)
Granato, G.L., et al.: Ap. J. 542, 710 (2000)
Gunn, J.E., Peterson, B.A.: Ap. J. 142, 1633 (1965)
Haiman, Z.: Ap. J. 576, 1 (2002)
Hanany, S.: Ap. J. 545, 5 (2000)
Hauser, M., Dwek, E.: ARAA 39, 249 (2001)
Hauser, M., et al.: Ap. J. 508, 25 (1998)
Hoekstra, H., et al.: Ap. J. 647, 116 (2005)
Hopkins, A.M.: Ap. J. 615, 209 (2004)
Hopkins, A.M., Beacom, J.: Ap. J. 651, 142 (2006)
Horgan, J.: The End of Science, Addison-Wesley (1998)
Horton, A., et al.: In Ground-based Instrumentation for Astronomy, S.P.I.E. 5492, 1022 (2004)
Hu, E., et al.: AJ. 127, 563 (2004)
Hubble, E. The Realm of the Nebulae, Yale University Press (1936)
Hughes, D., et al.: Nature 394, 241 (1998)
Iye, M., et al.: Nature 443, 186 (2006)
Jorgensen, I., et al.: MNRAS 280, 167 (1996)
Jullo, E., et al.: Astron. Astrophys, submitted (2006)
Juneau, S., et al.: Ap. J. 619, L135 (2005)
Kaiser, N., et al.: MNRAS 277, 1 (1987)
Kauffmann, G., Charlot, S.: MNRAS 297, L23 (1998)
Kauffmann, G., et al.: MNRAS 264, 201 (1993)
Kauffmann, G., et al.: MNRAS 283, L117 (1996)
Kauffmann, G., et al.: MNRAS 303, 188 (1999)
Kauffmann, G., et al.: MNRAS 341, 33 (2003)
Kashikawa, N., et al.: Ap. J. 648, 7 (2006)
Kashlinsky, A., Phys. Reports 409, 361 (2005)
Kashlinsky, A., et al.: Ap. J. 579, 53 (2002)
Kashlinsky, A., et al.: Nature 438, 45 (2005)
Kashlinsky, A., et al.: ApJL. 654, 5 (astro-ph/0612445) (2007)
Kelsall, T., et al.: Ap. J. 508, 44 (1998)
Kennicutt, R.: Ap. J. 272, 54 (1983)
Kennicutt, R.: ARAA 36, 189 (1998)
Kneib, J.-P., et al.: Ap. J. 471, 643 (1996)
Kneib, J.-P., et al.: Ap. J. 607, 697 (2004)
Kodaira, I., et al.: PASJ 55, L17 (2003)
Kogut, A., et al.: Ap. J. Suppl. 148, 161 (2003)
Kong, X., et al.: Ap. J. 638, 72 (2006)
Koo, D., Kron, R.: ARAA 30, 613 (1992)
Koopmans, L., Treu, T.: Ap. J. 583, 606 (2003)
Kriek, M., et al.: Ap. J. 649, L71 (2006)
Kroupa, P., et al.: MNRAS 262, 545 (1993)
Kroupa, P.: MNRAS 332, 231 (2001)
Lanzetta, K., et al.: Ap. J. 570, L492 (2002)
Leinert, C., et al.: Astron. Astrophys. Suppl. 112, 99 (1995)
Le Fevre, O., et al.: MNRAS 311, 565 (2000)
Lilly, S.J., et al.: Ap. J. 460, L1 (1996)
Lilly, S.J., et al.: Ap. J. 500, 75 (1998)
McCarthy, P.: ARAA 42, 477 (2004)
McCarthy, P., et al.: Ap. J. 614, L9 (2004)
McClure, R., et al.: MNRAS 372, 357 (2006)
Madau, P., Pozzetti, L.: MNRAS 312, L9 (2000)
Madau, P., Silk, J.: MNRAS 359, L37 (2005)
Madau, P., et al.: MNRAS 283, 1388 (1996)
Madau, P., et al.: Ap. J. 498, 106 (1998)
Madau, P., et al.: Ap. J. 514, 648 (1999)
Maddox, S., et al.: MNRAS 242, 43 (1990)
Malhotra, S., Rhoads, J. ApJL. 617, 5 (2004)
Malhotra, S., et al.: Ap. J. 627, 666 (2005)
Malin, D., Carter, D.: Nature 285, 643 (1980)
Mather, J., et al.: Ap. J. 354, 37 (1990)
Mattilia, K., Astron. Astrophys. 47, 77 (1976)
Mattila, K., Ap. J. 591, 119 (2003)
Mattila, K., MNRAS 372, 1253 (2006)
Matsumoto, T., et al.: Ap. J. 626, 31 (2005)
Meier, D.L.: Ap. J. 207, 343 (1976)
Mellier, Y.: ARAA 37, 127 (2000)
Miller, G.E., Scalo, J.: Ap. J. Suppl. 41, 513 (1979)
Miralda-Escude, J., et al.: Ap. J. 501, 15 (1998)
Mobasher, B., et al.: Ap. J. 635, 832 (2005)
Nagamine, K., et al.: Ap. J. 610, 45 (2004)
Nagao, T., et al.: Ap. J. 634, 142 (2005)
Newman J., Davis, M.: Ap. J. 534, L11 (2000)
Norberg, P., et al.: MNRAS 336, 907 (2002)
Oppenheimer, B.D., et al.: In Chemodynamics: First Stars to Local Galaxies, EAS Publication Series, 24, 157 (astro-ph/0610808) (2007)
Ostriker, J., Peebles, P.: Ap. J. 186, 467 (1973)
Ostriker, J., Steinhardt, P.: Nature 377, 600 (1995)
Ouchi, M., et al.: Ap. J. 620, L1 (2005)
Papovich, C., et al.: Ap. J. 640, 92 (2006)
Partridge, B., Peebles, P.J.E. Ap. J. 147, 868 (1967)
Peacock, J.A., et al.: Nature 410, 169 (2001)
Peebles, P.: Large Scale Structure of the Universe, University of Chicago. (1980)
Penzias, A.A., Wilson, R.W., Ap. J. 142, 419 (1965)
Perlmutter, S., et al.: Ap. J. 517, 565 (1999)
Pettini, M., et al.: Astrophys. Sp. Sci. 281, 461 (2002)
Postman, M., et al.: Ap. J. 623, 721 (2005)
Pritchet, C.: PASP 106, 1052 (1994)
Reddy, N., et al.: Ap. J. 633, 748 (2005)
Refregier, A.: ARAA 41, 645 (2003)
Richard, J., et al.: Astron. Astrophys. 456, 861 (2006)
Riess, A., et al.: AJ. 116, 1009 (1998)
Rowan-Robinson, M.: The cosmological distance ladder: Distance and time in the universe, W.H. Freeman and Co, (1985)
Rubin, V.: PASP 112, 747 (2000)
Rubin, V., et al.:. AJ. 81, 687 (1976)
Rudnick, G., et al.: Ap. J. 599, 847 (2003)
Salpeter, E.: Ap. J. 121, 161 (1955)
Sand, D.J., et al.: Ap. J. 627, 32 (2005)
Sandage, A.: ARAA 43, 581 (2005)
Santos, M.: MNRAS 349, 1137 (2004)
Santos, M., et al.: Ap. J. 606, 683 (2004)
Sargent, M.T., et al.: ApJS. 172, 434 (astro-ph/0609042) (2007)
Seitz, S., et al.: MNRAS 298, 945 (1998)
Scalo, J.: Fund Cosmic Phys 11, 1 (1986)
Schechter, P.: Ap. J. 203, 297 (1976)
Schlegel, D. et al.: Ap. J. 500, 525 (1998)
Schneider, P.: In Gravitational Lensing: Strong, Weak & Micro, Saas-Fee Advanced Course 33 (2006)
Scott, A., et al.: In Ground-based and Airborne Instrumentation for Astronomy S.P.I.E. 6269, 176 (2006)
Shapley, A., et al.: Ap. J. 562, 95 (2001)
Shapley, A., et al.: Ap. J. 588, 65 (2003)
Shapley, A., et al.: Ap. J. 626, 698 (2005)
Shimasaku, K., et al.: PASJ 57, 447 (2005)
Shioya Y., et al.: PASJ 57, 287 (2005)
Smail, I., et al.: Ap. J. 440, 501 (1995)
Smail, I., et al.: Ap. J. 490, L5 (1997)
Smith, G., et al.: Ap. J. 620, 78 (2005)
Smoot, G., et al.: Ap. J. 396, 1 (1992)
Somerville, R., Primack, J.: MNRAS 310, 1087 (1999)
Somerville, R., et al.: MNRAS 320, 504 (2001)
Somerville, R., et al.: Ap. J. 600, L171 (2004)
Songaila, A., AJ. 127, 2598 (2004)
Songaila, A., AJ. 130, 1996 (2005)
Songaila, A., AJ. 131, 24 (2006)
Spergel, D., et al.: Ap. J. Suppl 148, 175 (2003)
Spergel, D., et al.: ApJS. 170, 377 (astro-ph/0603449) (2007)
Springel, V., et al.: Nature 435, 629 (2005)
Stanway, E., et al.: Ap. J. 607, 704 (2004)
Stanway, E., et al.: MNRAS 359, 1184 (2005)
Stark, D., Ellis, R.S.: New AR 50, 46 (2005)
Stark, D., et al.: Ap. J. 659, 84 (astro-ph/0604250) (2007a)
Stark, D., et al.: Ap. J. 663, 10 (2007b)
Stiavelli, M.: In Future Research Directions & Visions for Astronomy, S.P.I.E. 4835, 122 (2002)
Stiavelli, M., et al.: Ap. J. 600, 508 (2004)
Steidel, C., et al.: Ap. J. 492, 428 (1996)
Steidel, C., et al.: Ap. J. 519, 1 (1999a)
Steidel, C., et al.: Phil. Trans R. Soc. 357, 153 (1999b)
Steidel, C., et al.: Ap. J. 592, 728 (2003)
Struck-Marcell, C., Tinsley, B.: Ap. J. 221, 562 (1978)
Sullivan, I., et al.: Ap. J. 657, 37 (astro-ph/0609451) (2007)
Sullivan, M., et al.: MNRAS 312, 442 (2000)
Sullivan, M., et al.: Ap. J. 558, 72 (2001)
Swinbank, M., et al.: MNRAS, 376, 479 (2007)
Taniguchi, Y., et al.: PASJ 57, 165 (2005)
Tinsley, B., Fund. Cosmic Phys. 5, 287 (1980)
Toomre, A., Toomre, J.: Ap. J. 178, 623 (1972)
Tran, K.-V., et al.: Ap. J. 627, L25 (2005)
Treu, T., et al.: Ap. J. 591, 53 (2003)
Treu, T., et al.: Ap. J. 622, L5 (2005)
Treu, T., et al.: Ap. J. 640, 662 (2006)
Tully, R.B., Fisher J.R., Astron. Astrophys. 54, 661 (1977)
van der Wel, A., et al.: Ap. J. 631, 145 (2005)
van der Wel, A., et al.: Ap. J. 636, L21 (2006)
van Dokkum, P.: AJ. 130, 2647 (2005)
van Dokkum, P., Ellis, R.S.: Ap. J. 592, L53 (2003)
van Dokkum, P., et al.: Ap. J. 587, L83 (2003)
van Dokkum, P., et al.: Ap. J. 638, L59 (2006)
Vogt, N., et al.: Ap. J. 465, L15 (1996)
Vogt, N., et al.: Ap. J. 479, L121 (1997)
Weiner, B., et al.: Ap. J. 620, 595 (2005)
Wright, E., Reese, E.D.: Ap. J. 545, 43 (2000)
Yan, H., Windhorst, R.: Ap. J. 612, 93 (2004)
Yan, H., et al.: Ap. J. 634, 109 (2005)
Yan, H., et al.: Ap. J. 651, 24 (2006)
Yee, H., et al.: AJ. 111, 1783 (1996)
York, D., et al.: AJ. 120, 1579 (2001)
Zwaan, M.A., et al.: AJ. 125, 2842 (2003)
Zwicky, F., Helv. Physica Acta, 6, 110 (1933)
Zwicky, F.: Phys. Rev. 51, 290 (1937)
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Ellis, R.S. (2008). Observations of the High Redshift Universe. In: First Light in the Universe. Saas-Fee Advanced Course 36, vol 36. Springer, Berlin, Heidelberg. https://doi.org/10.1007/978-3-540-74163-3_3
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