EDGE：以质量-金属丰度关系作为星系形成物理的关键检验

我们引入“在星系形成边缘工程化矮星系”(EDGE)项目，以研究宇宙中最小星系的宇宙学形成与演化。在本文中，我们探讨分辨率和子网格物理对单个低质量晕($M_{\rm halo}=10^{9}~M_\odot$)的影响，该晕以约 $20~M_\odot$ 的质量和约 3 pc 的空间分辨率模拟到红移 $z=0$。我们考虑不同的恒星形成方案、超新星反馈强度以及实时辐射转移(RT)。我们表明，RT 改变了该晕质量下的星系自调节模式，使星际和环星系气体在宇宙再电离之前就主要保持温热($\sim 10^4$ K)，从而抑制恒星形成。相比之下，若无 RT，恒星形成调节仅通过星暴及其相关的剧烈星系外流发生。尽管存在这一差异，整套模拟(无任何反馈的模型除外)均符合观测到的矮星系尺寸、速度弥散、$V$ 波段星等与动力学质量-光比。这是因为此类结构标度关系主要由宿主暗物质晕设定，剩余的模型间差异小于观测散布。我们发现只有恒星质量-金属丰度关系能区分星系形成模型。爆炸性反馈从矮星系中抛出更多金属，导致在固定恒星质量下金属丰度更低。我们得出结论：极小星系的恒星质量-金属丰度关系为星系形成物理提供了独特约束。