早期星系生长：并合还是引力不稳定性？

我们研究了早期宇宙中星系的空间分辨形态。我们考虑一个典型的红移 z = 6 莱曼断裂星系，即来自 SERRA 流体动力学模拟的“Althaea”。我们制作了静止系紫外、光学和远红外的模拟观测，并进行了二维形态分析，以将星系盘与子结构（并合卫星星系或恒星形成区）分离。我们发现，[CII]158um 发射区的有效半径比光学区大 1.5 - 2.5 倍，与近期观测一致。我们模拟星系中的这一 [CII] 晕是恒星外流与星系紫外场碳光电离的共同效应，而非来自未分辨邻近卫星的发射。在当前观测的典型角分辨率（> 0.15"）下，仅能探测到并合卫星星系；探测恒星形成区需要 < 0.05" 的分辨率。[CII] 探测到的卫星距星系盘投影距离 2.5 kpc，而恒星形成区嵌于盘内（距离 < 1 kpc）。这表明文献中报道的、间距 > 2 kpc 的多成分系统为并合卫星星系，而非星系子结构。最后，我们在模拟图中发现的恒星形成区遵循星系盘的局域 L[CII] - SFR_UV 关系，尽管采样的是该分布的低光度、低 SFR 尾部。我们表明，未来的 JWST 观测将紫外与 [CII] 数据集相衔接，凭借其卓越的空间分辨率及对红外波段明亮低金属丰度和尘埃遮蔽区的灵敏度，将极其适合刻画星系子结构。