作为随机系统的星系：为何星系演化的下一次突破需要一亿条光谱
天体物理仪器与方法
2025-12-19 v1 星系天体物理
摘要
每个星系在其生命周期中仅被观测一次，这使得星系演化从根本上成为一个逆统计问题：必须从单历元快照的集合中推断出与时间相关的物理过程。为了超越描述性的标度关系，走向对恒星形成、熄灭、化学增丰和黑洞增长的物理调节机制的理解，必须将星系视为随机过程的实现，其超参数（例如，相关时标、爆发性、占空比）通过分层方式推断。这同时要求深度和规模：连续谱信噪比足以获得吸收线年龄和化学丰度，并且样本量远超 SDSS、DESI、4MOST 或 MOONS 所提供的，这些巡天要么提供深度，要么提供规模，但无法在 0<z<3 范围内同时兼顾。一旦质量、红移、环境、结构和演化阶段等相关坐标轴被填充，所需星系数量自然从 10^7 上升到约 10^8。正是在这个范围内，随机超参数可以得到良好约束，并且与模拟和宇宙学正向模型的比较将受限于理论而非观测。我们概述了这样一个项目所能实现的科学目标，以及对未来能够提供数千万至数亿条静止紫外-光学光谱（覆盖 0≲z≲3）的 ESO 宽场光谱设施的相应要求。
引用
@article{arxiv.2512.15841,
title = {Galaxies as stochastic systems: why the next breakthrough in galaxy evolution requires one hundred million spectra},
author = {Sandro Tacchella and Vasily Belokurov and Harry T. J. Bevins and Roberto Maiolino and Hiranya V. Peiris and Lucia Pozzetti and Mark T. Sargent},
journal= {arXiv preprint arXiv:2512.15841},
year = {2025}
}
备注
White Paper - ESO 2040 Expanding Horizons, 3 pages, no figures