JWST 是否已经证伪了暗物质驱动的星系形成？

James Webb Space Telescope (JWST) 发现了若干光度红移为 $z_{\mathrm{phot}} \gtrsim 10$、恒星质量为 $M_{*} \gtrsim 10^{9} \, \rm{M_{\odot}}$ 的高红移亮星系候选体，这有助于约束星系与结构形成模型。例如，Adams 等人确认了候选体 ID 1514，其 $\log_{10}(M_{*}/M_{\odot}) = {9.8}_{-0.2}^{+0.2}$，位于 $z_{\mathrm{phot}} = 9.85_{-0.12}^{+0.18}$ 处；Naidu 等人发现了更遥远的候选体，标记为 GL-z11 和 GL-z13，其 $\log_{10}(M_{*}/M_{\odot}) = 9.4_{-0.3}^{+0.3}$，位于 $z_{\mathrm{phot}}=10.9_{-0.4}^{+0.5}$ 处，以及 $\log_{10}(M_{*}/M_{\odot}) = 9.0_{-0.4}^{+0.3}$，位于 $z_{\mathrm{phot}} = 13.1_{-0.7}^{+0.8}$ 处。通过评估 IllustrisTNG (TNG50-1 和 TNG100-1) 与 EAGLE 项目的计算，我们在假设早期 JWST 校准正确且候选体确实位于 $z \gtrsim 10$ 的前提下，研究了 $\Lambda$CDM 范式预测的恒星质量积累是否与这些观测相符。在 $\Lambda$CDM 范式下形成的星系，其恒星质量比观测到的星系候选体低一个数量级以上，这意味着早期宇宙中的恒星质量积累比 $\Lambda$CDM 模型预测的更为高效。这反过来表明，在 $z \gtrsim 10$ 处的结构形成比 $\Lambda$CDM 框架预测的更为增强。我们表明，不同的恒星形成历史可以降低星系候选体的恒星质量，从而缓解这一矛盾。最后，我们假设集成星系 IMF 理论，计算了星系候选体的全星系初始质量函数。对于贫金属星形成星系，gwIMF 变得偏向重端，从而相比于不变的典型 IMF 降低了恒星质量。