早期宇宙中的动力学冷盘：神话还是现实？

理论模型难以重现早期宇宙（红移$z>4$）恒星形成星系中观测到的具有显著旋转-弥散支撑比（$V_{\rm{rot}}/\sigma$）的动力学冷盘。我们旨在探索宇宙学模拟中动力学冷盘的可能出现，并理解不同的运动学示踪物是否有助于调和理论与观测之间的张力。我们使用来自SERRA高分辨率 zoom-in 模拟套件的3218个星系，其$8<\log(M_*/M_{\odot})<10.3$且SFR$<128\,M_{\odot}{yr}^{-1}$，处于$4<z<9$范围内。我们为6436次H$\alpha$与[CII]的合成观测生成超光谱数据立方体。我们发现运动学示踪物的选择强烈影响气体速度弥散的估计。当使用H$\alpha$（[CII]）合成观测时，我们观测到$\sigma$与$M_*$之间的强（温和）相关。这种差异主要出现在$M_*>10^9\,M_{\odot}$的星系中，其中显著比例的样本有$\sigma_{H\alpha}>2\sigma_{CII}$。无论使用何种示踪物，我们的预测表明在$z>4$存在质量为$M_*>10^{10}M_{\odot}$、且$V_{rot}/\sigma>10$的大质量星系，其冷盘维持超过10个轨道周期（200Myr）。此外，我们在样本中未发现$V_{rot}/\sigma$比值的显著红移依赖性。我们的模拟预测了早期宇宙中动力学冷盘的存在。然而，不同示踪物对不同的运动学性质敏感。虽然[CII]有效示踪星系的薄气体盘，H$\alpha$包含了盘外电离气体的贡献，其以普遍的垂直或径向运动为特征，可能与外流相关。H$\alpha$晕的存在可能是此类星系外流的标志。这强调了结合ALMA与JWST/NIRspec对高红移星系研究的重要性。