从 $z=0$ 到 $z=10$ 将电子密度与提升的星形成活动相联系

高红移星系的星际介质(ISM)显示出显著高于本地宇宙的电子密度($n_{\rm e}$)。为调查这一趋势的来源，我们分析了来自暗能量光谱仪仪器(DES)数据发布第1版中挑选的9590个中心星形成星系样本，星系质量大于$10^9\,M_\odot$，红移范围为$0.01 < z < 0.04$。我们从[S II] $\lambda\lambda6716,6731$双线推导电子密度，测得在$z \approx 0$时，$n_{\rm e} = 30$-$400~{\rm cm^{-3}}$。我们发现$n_{\rm e}$与星形成率面积密度($\Sigma_{\rm SFR}$)之间存在紧密关联，这一关系可描述为分段幂律。当$\log(\Sigma_{\rm SFR} / M_\odot\,{\rm yr^{-1}\,kpc^{-2}}) \ge -1.46$时，该关系遵循$n_{\rm e} = (233 \pm 13)\,\Sigma_{\rm SFR}^{0.49 \pm 0.02}$。在此阈值以下，$n_{\rm e}$保持在$44 \pm 3~{\rm cm^{-3}}$附近不变。令人惊讶的是，这一关系与在$z = 0.9$-$10.2$星系测量值保持一致。通过将观察到的红移演化$\Sigma_{\rm SFR}$转换为$n_{\rm e}$演化，我们获得$n_{\rm e} = 40(1+z)^{1.4}~{\rm cm^{-3}}$，与之前的直接观测一致。$n_{\rm e}$-$\Sigma_{\rm SFR}$关系可能是由于高$\Sigma_{\rm SFR}$（由致密冷气体或提升的效率驱动）导致辐射和机械反馈增强，并产生致密电离气体，其电子密度进一步受到周围压力的调节。我们得出结论，$n_{\rm e}$的红移演化主要反映了冷气体密度和星形成活动随宇宙时间演化的变化。