利用宇宙红外背景与星系交叉相关的宇宙恒星形成史层析研究

在这项工作中，我们利用宇宙红外背景（CIB）与星系样本之间的层析交叉相关来探测宇宙的恒星形成史。星系样本来自 Kilo-Degree Survey（KiDS），而 CIB 图由 \planck\ 天空图制作。我们在谐空间中以 43$\sigma$ 的显著性测量了交叉相关。我们用晕模型对交叉相关进行建模，该模型将 CIB 各向异性与恒星形成率（SFR）和星系丰度联系起来。我们假设 SFR 对晕质量具有对数正态依赖，而星系丰度遵循晕占据分布（HOD）模型。交叉相关给出在晕质量 $\log_{10}(M_{\mathrm{peak}}/M_{\odot})= {12.14\pm 0.36}$ 处最佳拟合的最大恒星形成效率 $\eta_{\mathrm{max}}= 0.41^{+0.09}_{-0.14}$。推导出的恒星形成率密度（SFRD）在 $z\sim 1.5$ 之前约束良好。高红移处的约束能力主要受 KiDS 巡天深度限制。与先前研究的外部 SFRD 测量相结合给出 $\log_{10}(M_{\mathrm{peak}}/M_{\odot})=12.42^{+0.35}_{-0.19}$。这将 SFRD 约束收紧至 $z=4$，在 $z=1.74^{+0.06}_{-0.02}$（对应回溯时间 $10.05^{+0.12}_{-0.03}$ Gyr）处产生峰值 SFRD $0.09_{-0.004}^{+0.003}\,M_{\odot} \mathrm { year }^{-1} \mathrm{Mpc}^{-3}$。两种约束一致，且推导出的 SFRD 与先前研究和模拟相符。此外，我们根据约束的 HOD 参数估计了 KiDS 星系的星系偏袒 $b$，得到偏袒从 $z=0$ 处的 $b=1.1_{-0.31}^{+0.17}$ 增加到 $z=1.5$ 处的 $b=1.96_{-0.64}^{+0.18}$。最后，我们对未来星系巡天给出预测，并得出结论：由于其相当大的深度，未来巡天将对 SFRD 的演化给出更紧的约束。