高红移JWST星系的星族合成与天体物理推断

JWST对高红移宇宙的观测揭示了一类新的明亮早期星系。对此类数据进行稳健的统计解释，需要能够考虑星系演化不确定性并纳入观测系统效应的快速前向模型。我们提出了一个用于高红移星系星族合成及其性质推断的概率框架。该框架基于半解析星系形成模型Galacticus。为推断控制高红移星系演化的天体物理参数，我们分析了来自CEERS和NGDEEP巡天的JWST数据，并计算了在视星等-红移空间中观测到单个$z\geq8.5$星系候选体的似然。我们纳入了由有限巡天体体积和深度导致的观测选择效应，以及测光红移不确定性。我们恢复了描述恒星形成率和外流率参数的后验概率分布。在$95\%$置信度下，我们给出了盘速度$50~\mathrm{km\ s}^{-1}$时恒星形成时标的$500~\mathrm{Myr}$上限，并推断出外流质量载荷因子$\sim 1$时的特征速度为$150^{+280}_{-60}~\mathrm{km\ s}^{-1}$。在边际化我们的天体物理模型后，我们发现，在$95\%$置信度下，CEERS和NGDEEP数据中的星系在$8.5\leq z\leq 12$时占据着维里质量为$10^{10\pm 0.5}~M_{\mathrm{\odot}}$的暗晕。与较低红移的典型值相比，我们的拟合所偏好的恒星形成时标相对较短，这与先前的研究结果一致。本文提出的建模与分析框架未来可实现对高红移星系尘埃含量、初始质量函数和恒星形成爆发性的系统性检验。