高红移银河外流：TNG50 与 SERRA 中的取向效应、动力学与金属丰度
星系天体物理
2026-05-20 v1 宇宙学与河外天体物理
摘要
背景：最近的 JWST/NIRSpec 观测提供了对低质量银河在高红移（z>3）处温暖离子外流的首次检测，显示出25-40%的发生率，这取决于发射线的强度。这一比例低于模拟预测值，这些模拟表明在早期宇宙中，所有星形成银河都应常见快速外流气体。目标：为更好地理解模拟与观测之间的差异，我们使用TNG50 宇宙模拟和SERRA 渐入模拟识别和描述高红移银河的外流。我们的研究考察了外流可探测性如何依赖于视线方向，探索了快速气体的属性，并研究了其与关键银河属性之间的关系。方法：我们分析了TNG50 中约6万颗银河和SERRA 中的3000颗银河，红移范围为z=3-5和z=4-5，星质量为Mstar=10^7.5-10^11Msun。利用高斯混合模型算法识别银河附近的外流，该算法以气体速度、星形成率和位置为输入参数。随后，我们将模拟的外流与来自JWST/JADES NIRSpec 调查中观测到的外流进行比较。结果：TNG50 和 SERRA 中的外流质量大致在约0.5个dex范围内再现了JWST/JADES 的测量值，尽管模拟倾向于预测略高的值，这表明光学发射线仅捕获了多相外流的一部分。然而，模拟的外流速度通常低于观察推断的速度一个数量级。TNG50 显示出明显的取向依赖效应，即面向的银河的外流探测率约高于侧向系统的15%，对于更质量大、盘状银河，此差异可增加至近40%。
引用
@article{arxiv.2512.08543,
title = {High-Redshift Galactic Outflows: Orientation Effects, Kinematics, and Metallicity in TNG50 and SERRA},
author = {Ivan Kostyuk and Stefano Carniani and Mahsa Kohandel and Andrea Pallottini},
journal= {arXiv preprint arXiv:2512.08543},
year = {2026}
}
备注
14 pages, 12 figures. Submitted to A&A