基于 JWST 巨型紫外亮度星系情境下的大规模流体动力学模拟中天体弦的探讨

詹姆斯·韦伯太空望远镜(JWST)的最新观测揭示了在高红移处异常丰富的巨型紫外亮度星系，这对标准$\Lambda$CDM 宇宙学框架下的星系形成模型构成了重大挑战。天体弦是由超标准模型粒子物理理论预测的广泛范围的候选方案，可能为这些观测提供有前景的解释。它们可能作为早期宇宙中额外的引力种子，增强高红移结构形成的过程，可能导致更丰富的巨型、高效星形成星系群体。我们使用移动网格代码AREPO和经过验证的IllustrisTNG星系形成模型，对大规模体积的流体动力学模拟进行数值研究。我们将模拟结果置于最新的JWST数据情境下，发现足够能量的天体弦产生的紫外亮度和恒星质量函数在高红移处与观测结果略好或显著更好地一致。此外，我们注意到由天体弦种子形成的星系拥有更高的星形成效率和更集中的中心浓度。有趣的是，我们的发现表明，包含天体弦的模拟在红移z~6时与基线$\Lambda$CDM$模型的模拟趋于收敛。这种收敛表明，修改后的宇宙学框架在后期红移处有效地复制了标准$\Lambda$CDM$模型的成功预测，在此期间观察约束更为严格。我们的结果为天体弦在解释JWST在高红移处观察到的星系性质方面提供了有力证据，同时在较晚时期保持与既定模型的一致性。