在可变IMF框架下重解释z>6星系的异常性质

詹姆斯·韦伯太空站（James Webb Space Telescope, JWST）的最新结果报告称，z>7的明亮且质量恒星星系的空间密度远超理论模型对星系形成的预期，促使我们修订对导致第一类发光结构组装的物理过程的理解。在本 work中，我们present GAlaxy Evolution and Assembly（GAEA）模型的预测实现，该模型实施了可变星际初始质量函数（stellar initial mass function, IMF）的方案。该方案灵感来自高分辨率数值模拟，后者考虑到 cosmic rays（CR）作为巨型分子云中星形成率（star formation rate, SFR）调节器的作用。在我们的方法中，SFR密度被假设为CR密度的代理，从而提供了IMF形状与星系形成介质物理条件之间的联系。我们的结果显示，在该模型框架下，假设可变IMF可再现z>6星系群体的多个性质，且无需进一步修改反馈模型，包括其在z~13的UV亮度函数。为了将模型预测与可用估计的星系质量函数（galaxy stellar mass function, GSMF）进行比较，我们从模型的合成光度学中重建星系质量，假设普遍IMF，反映标准观察实践。在该方法下，我们表明该模型可再现最高可达z值的GSMF的演化。我们的发现突显了在星系质量估计的误差预算中考虑可变IMF形状的必要性。我们表明，气相质量金属化学关系的斜率和归一化的演化可作为不同IMF演化假设下早期星系形成模型的强大判别器。