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量化已知未知因素对推断高红移星系性质的影响:暴发性、初始质量函数与星云物理

星系天体物理 2024-03-05 v2

摘要

詹姆斯·韦伯空间望远镜(James Webb Space Telescope)时代将恒星种群模型带入未知领域,尤其在高红移前沿。在 companion paper( companion 论文)中,我们应用 \texttt{Prospector} 贝叶斯框架,作为 UNCOVER 巡天的一部分,从宽带测光联合推断星系红移与恒星种群性质。本文我们给出光谱能量分布(SED)建模中全面的误差预算。使用选出的测光红移高于 9 的样本,我们量化了各种模型选择在推断恒星质量、恒星形成率(SFR)与年龄上引发的系统性偏移。这些选择涵盖恒星形成历史(SFH)变化的不同时间尺度、非普适恒星初始质量函数(IMF),以及可变星云丰度、气体密度与电离光子预算的纳入。我们发现 IMF 对推断性质影响最强:系统性不确定度在质量与 SFR 上可达 1 dex,比正式报道的不确定度大 2–5 倍;且重要的是,超过了使用不同 SED 拟合代码时的散布。尽管 IMF 低端的假设引发简并,我们的发现表明,文献中通过比较多代码来评估 SED 拟合过程不确定度的常见做法实质上低估了真实系统性不确定度。高度随机的 SFH 使推断的 SFH 变化远大于正式不确定度,并在短时标平均 SFR 上引入 0.8\sim 0.8 dex 系统性偏差,在平均年龄上引入 0.3\sim 0.3 dex 系统性偏差。最后,采用灵活的星云发射模型导致质量与 SFR 上 0.2\sim 0.2 dex 的系统性增加,与正式不确定度相当。本文构成了迈向 SED 建模完整不确定度估计的初步步骤。

关键词

引用

@article{arxiv.2310.06781,
  title  = {Quantifying the Effects of Known Unknowns on Inferred High-redshift Galaxy Properties: Burstiness, the IMF, and Nebular Physics},
  author = {Bingjie Wang and Joel Leja and Hakim Atek and Ivo Labbe and Yijia Li and Rachel Bezanson and Gabriel Brammer and Sam E. Cutler and Pratika Dayal and Lukas J. Furtak and Jenny E. Greene and Vasily Kokorev and Richard Pan and Sedona H. Price and Katherine A. Suess and John R. Weaver and Katherine E. Whitaker and Christina C. Williams},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2310.06781},
  year   = {2024}
}

备注

Accepted for publication in ApJ. 22 pages, 10 figures, 2 tables