H2 调节恒星形成下的矮星系形成：II. 红移 2.5 处的富气暗星系

我们利用基于物理动机的 H2 调节恒星形成模型，进行了红移$z \gtrsim 2.5$处矮星系形成的宇宙学流体动力学模拟。该模拟使用 Enzo 代码执行，在$z=2.5$时达到 109 固有秒差距的峰值分辨率，将 Kuhlen 等人（2012）的结果扩展到了显著更低的红移。我们表明，由局部 H2 丰度调节的恒星形成方案会导致$M_h \lesssim 10^{10} M_\odot$的矮星系晕中恒星形成受到抑制，并在$z=2.5$处产生大量具有低恒星形成效率和气体耗尽时标$>20$ Gyr 的富气“暗星系”。在$M_h \sim 10^{10} M_\odot$处，暗星系的比例为 60%，并随着晕质量的减小而迅速增加。暗星系形成较晚，其气体盘从未达到构建显著分子分数所需的表面密度，即$> \sim 5700 M_\odot / \text{pc}^2 (Z/10^{-3} Z_\odot)^{-0.88}$。尽管存在大量暗星系，但我们表明我们的 H2 调节模拟与观测到的星系光度函数以及$z \gtrsim 2.5$处的中性气体宇宙学质量密度均一致。此外，我们的结果为最近在高红移处探测到几乎没有相关恒星形成的气体系统的荧光 Ly-$\alpha$发射提供了理论解释。我们进一步提出，H2 调节可能为$\Lambda$CDM 模型中一些悬而未决的“矮星系问题”提供新的解决方案。特别是，H2 调节导致星系形成在$M_h \sim 10^{10} M_\odot$的质量尺度上有效地变得随机，因此这些大质量矮星系并非“太大而不能失败（too big to fail）”。