用红移 $z \gtrsim 4$ 巡天区分星系演化模型的前景

许多半经验星系形成模型近来涌现，用以解释高$z$星系光度函数并预测未来星系巡天。一种常见方法假设“普适”恒星形成效率$f_{\ast}$，独立于宇宙时间但强烈依赖于暗物质晕质量。尽管此类模型在匹配大部分宇宙史观测上非常成功，简单恒星反馈模型确实预言$f_{\ast}$中的红移演化，并常用于半解析模型。本工作中，我们将一组普适$f_{\ast}$与反馈调节模型校准至同一组静止紫外$z \gtrsim 4$观测，发现需尘埃产生效率与恒星形成占空比均快速、约$(1+z)^{-3/2}$的下降，才能使反馈调节模型与当前观测调和。由构造，这些模型在静止紫外光度函数与颜色上几乎与普适$f_{\ast}$模型相同。因此，区分这些竞争情景的唯一途径要么是通过（i）对星系成团的改进限制——普适与反馈调节模型在$4 \lesssim z \lesssim 10$上对星系偏袒的预测差$0.1 \lesssim \Delta \langle b \rangle \lesssim 0.3$——要么是通过（ii）对尘埃含量和/或恒星形成占空比的独立限制。这表明，对高$z$星系“尘埃度”与“爆发度”的改进限制不仅将增添高$z$星系给定恒星形成模型的清晰度，更将从根本上决定我们首要识别正确模型的能力。