基于红外星系计数非参数反演的宇宙恒星形成历史

[删节版] 本文旨在通过中远红外数据的经验建模，为宇宙恒星形成历史提供新的保守约束。我们同时对15、24、70、160和850微米波段的星系计数进行非参数反演。这是一种对所有可能的星系红外光度函数演化的“盲”搜索（无需红移信息），并由此推导出恒星形成率密度及其不确定性的演化。宇宙红外背景（CIRB）测量被事后用于收紧解的范围。该反演仅依赖于两个假设：（1）光度函数在红移和光度上均保持平滑；（2）必须假设一组星系的红外光谱能量分布（SED）。我们推导出的恒星形成历史范围得到了良好约束，并与深度巡天的红移测量结果一致。计数的红移分解也成功恢复。因此，多波段计数和CIRB（均为投影观测）本身似乎就包含了足够的信息，能够以可量化的误差恢复宇宙恒星形成历史。恒星形成率密度（SFRD）在z~2处出现峰值是更受偏好的结果，尽管更高的红移也未被排除。我们还发现观测到的恒星质量密度演化与模型预测之间具有良好的一致性。最后，反演无法完美同时建模所有多波段红外计数（尤其是在160微米处，约20 mJy处出现过量），这意味着要么（i）存在一个更冷星系的子群体，（ii）本地星系中尘埃温度的弥散比预期更大，要么（iii）星系红外SED存在红移演化。