利用 JWST 探测重化时代星系的 UV 可见度函数与大尺度聚类

JWST 已彻底改变了我们对早期星系形成的理解，为宇宙历史前一百年提供了空前的视角。本文在此基础上，构建了之前开发的半谱分析框架，该框架自洫地建模星系 UV 可见度函数（UVLF）和全球重化历史，同时纳入了辐射反馈效应。将我们的预测与 JWST 和 HST 数据进行比较，我们识别出一种根本性的张力：那些匹配 UVLF 的模型无法再现星系聚类（偏置）随红移的演化，反之亦然。为解决此问题，我们引入了一个由星系形成持续时间决定的红移和质量相关的职责周期（duty cycle）。该职责周期随红移升高，需要更高的 UV 辐射产量或在 z>10 时提高的星系形成效率才能匹配 JWST 的 UVLF，但在较低红移（5<z<=9）以及低质量暗物质中仍下降，以保持与偏置和 HST UVLF 测量值的一致性。最终，我们的扩展模型——假设星系 Halo 质量相关的逃逸离子效率（$\varepsilon_{\rm esc} \equiv f_{\rm esc} \times \xi_{\rm ion}$）——其 population-averaged 值随红移逐渐升高，对应于在固定 $\xi_{\rm ion} = 10^{25.23}$ erg$^{-1}$ Hz 的情况下，z=5 时的平均 $f_{\rm esc} \sim$ 15%，可产生与当前约束相符的重化历史。这些发现凸显了在同时利用 UVLF 和偏置统计量来准确解释 JWST 数据并细化我们对早期宇宙演化理解方面的重要性。