被暗物质加速：高红移星形成的有效路径

在本地宇宙中，星形成通常在全球范围和局部自由下落时间内将气体转化为恒星的比例上效率较低。一个重要的例外是重力加速度 $g$ 或等效面积密度 $\Sigma = g/(\pi\,G)$ 较高的区域，那里的恒星反馈不足以克服密集气体云的自重。在本文中，我探讨了暗物质是否在整个星系尺度上提供所需的加速度，以在原始宇宙中诱导高效星形成。关键洞察是，暗物质晕体在固定晕体质量下的特征加速度随红移的平方 $(1+z)^2$ 缩放。我展示了这足以使暗物质成为整个星系尺度在宇宙黎明时期诱导高效星形成的加速度来源。该制度的质量特征随红移的六次方 $(1+z)^{-6}$ 缩放，对应于在 $z \gtrsim 8$ 时相对恒定的伽马坐标数密度 $n(>\!M_{\rm vir}) \approx 10^{-4}\,{\rm Mpc}^{-3}$。对于较为罕见的晕体，本模型预测在 $z\approx 12-14$ 时，质量为 $M_{\star} \sim 10^{9}\,M_{\odot}$ 的恒星可以在尺寸 $\mathcal{O}(100\,{\rm pc})$ 的区域内形成，这些区域在 40 Myr 的时间尺度上形成；这些数字与来自詹姆斯·威布斯太空站 (JWST) 观察在该时代最亮星系的一些测量结果相符。因此，暗物质和标准宇宙演化可能对于解释 JWST 揭示的早期宇宙中意外高水平星形成至关重要。