尘埃黎明：z≳5处的星系尘埃积累

过去十年间，阿塔卡马大型毫米波阵列揭示了 z≳5 处存在大量富含尘埃的恒星形成星系，詹姆斯·韦布太空望远镜有望揭示关于它们的更多信息。这些观测需要尘埃演化理论来提供背景，并是该理论检验的绝佳基准。这里，我们利用FIRE项目的中等质量、高红移（$M_{\rm star}\gtrsim10^9 M_{\odot}$；$z\gtrsim5$）星系宇宙学放大模拟套件，研究了宇宙黎明时期星系尘埃预算的演化。我们的模拟包含了考虑尘埃产生、增长和破坏主要来源的尘埃演化模型，并追踪特定尘埃物种的演化，使其能够复现广泛的现有观测。我们发现，与其他理论工作类似，气体-尘埃吸积引起的尘埃增长是这些大质量 z≳5 星系中尘埃质量的主要来源。然而，我们的基准模型产生的 $M_{\rm dust}$ 在任何给定 $M_{\rm star}$ 下均比观测值低 ≳1 dex（典型不确定度为 ∼1 dex），我们将其归因于低星系金属丰度和极端爆发性恒星形成共同导致的吸积效率降低。对吸积效率和II型超新星尘埃产生的适度增强（即在观测/理论不确定度范围内）可使 $M_{\rm dust}$ 提高 ≲1 dex，但仍低于假设 $T_{\rm dust}\sim25\,\mathrm{K}$ 的观测值。一种可能性是 z≳4 星系推断的尘埃质量被高估了，而近期观测/分析工作发现 $T_{\rm dust}\sim50\,\mathrm{K}$ 以及金属丰度约束初步支持这一观点。