早期星系形成中的冷吸积及其莱曼阿尔法特征

莱曼阿尔法 (Lyman-alpha, Lya) 发射在探测高红移星系（包括最近发现的红移 z > 7 的遥远星系）方面发挥了重要作用。它也可能包含关于这些星系起源的重要信息。在此，我们结合宇宙学流体动力学模拟与使用新改进的 ART^2 代码进行的三维辐射转移计算，研究了典型 L* 星系在最早期的形成过程及其观测特征。我们的宇宙学模拟采用了 Aquila 初始条件，该条件聚焦于具有高分辨率的类银河系晕；我们的辐射转移耦合了多波段连续谱、Lya 谱线以及氢的电离。我们发现， modeled 星系始于红移 z ~ 24，通过冷气体的高效吸积形成，早在 z ~ 14 时就产生了光度为 L(Lya) ~ 10^42 erg/s 的强 Lya 谱线。Lya 发射似乎示踪了冷而致密的气体。谱线呈现出不对称的单峰轮廓，并向蓝翼偏移，这是气体流入的典型特征。此外，激发冷却对总 Lya 光度的贡献随红移增加而增大，并在 z >~ 6 时占据主导地位。我们预测，此类 modeled 的 L* 星系可能在 z <~ 8 时被 JWST 和 ALMA 以合理的积分时间探测到。然而，在红移 12 以上，只有 Lya 谱线可能通过光谱巡天被观测到。我们的结果表明，Lya 谱线是探测第一代星系并解读其形成机制的最有力工具之一。