单体还是层级恒星形成？一项新的统计分析

我们考虑了一个包含超新星反馈、气体吸积和富金属外流的宇宙恒星形成解析模型，重现了宇宙恒星形成历史、金属丰度、II 型超新星速率以及分配给结构的重子分数。我们提出了一种新的统计处理方法来处理关于恒星形成率和金属丰度的可用观测数据，该方法考虑了可能存在的系统误差。随后，我们采用贝叶斯马尔可夫链蒙特卡洛方法将模型预测与观测进行比较，并推导出对模型 7 个自由参数的约束。我们发现，为恒星形成数据选择的尘埃修正方案对于确定哪种情景更受青睐至关重要：一种是恒星形成因吸积、落入和并合而延长的层级恒星形成模型，另一种是恒星形成快速且高效的单体情景。我们通过定义一个特征最小质量 $M > 10^{11} M_\odot$ 来区分这些模式，在我们的基准模型中，这是早期型星系中恒星形成高效发生的质量阈值。我们的结果表明，层级恒星形成模型能与数据达成更好的一致性，但这需要高效的超新星驱动外流。在单体模型中，我们的分析指出需要一种驱动贫金属风的机制，或许是以超大质量黑洞诱导的外流形式。此外，单体情景中 $z \sim 5$ 以外恒星形成的相对缺失，需要一种不同于矮星系的替代机制来在 $z \sim 11$ 处使宇宙再电离，正如微波背景观测所要求的那样。虽然单体情景在拟合优度方面较不受青睐，但尚不能被排除。