LIMFAST. II. 作为高红移星系形成探测手段的谱线强度映射

再电离时期（EoR）为观测星系形成的黎明提供了一个独特窗口，通过它，高红移星系既可由其自身的观测、也可由其对星系际介质的影响来研究。谱线强度映射（LIM）有望通过测量示踪不同相态宇宙气体的发射线强度涨落，来探索宇宙再电离及其驱动源。利用 LIMFAST——一个为自洽模拟多种 EoR 探针对的 LIM 信号而设计的新型半数值工具——我们研究了星系形成与演化理论的基本构件（如反馈调节的恒星形成和化学增丰）如何能在 EoR 期间通过多示踪 LIM 加以研究。在星系尺度上，我们表明恒星形成定律以及与恒星形成相关的反馈可由 LIM 功率谱的形状和红移演化共同指示。对于一个示踪恒星形成的金属产生基准模型，我们发现对金属丰度高度敏感的谱线通常是星系形成模型更好的探针。在更大尺度上，我们证明从电离与中性气体示踪体之间的交叉相关推断电离泡尺寸，需要对塑造谱线光度—晕质量关系的天体物理有细致理解。尽管存在各种建模与观测挑战，大面积、多示踪 LIM 巡天将为星系形成理论的基础提供重要的高红移检验，特别是通过统计上获取整个低质量星系族群作为理想实验室，来检验恒星形成与反馈的相互作用，这与新一代望远镜对单个源的即将开展的巡天互为补充。