SCORCH I：最初十亿年中的星系-晕关联

SCORCH（宇宙氢再电离的模拟与构建）是一个研究再电离时期（EoR）的新项目。在这第一篇论文中，我们探究观测到的高红移星系与模拟暗物质晕之间的联系，以更好理解电离辐射主要源的丰度与演化。我们运行高分辨率 N 体模拟来量化暗物质晕丰度作为质量 $M$、吸积率 $\dot{M}$ 和红移 $z$ 的函数。对晕质量函数 $dn/dM$ 的新拟合在高质端（预期亮星系所在处）精度提高 $\approx 20\%$。采用一种新方法，根据晕质量函数拟合晕吸积率函数 $dn/d\dot{M}$。通过与观测星系光度函数进行丰度匹配，估算光度-质量关系与光度-吸积率关系。推断的恒星形成效率随 $M$ 或 $\dot{M}$ 均非单调，而是在特征质量 $\sim 2 \times 10^{11}\ M_\odot$ 与特征吸积率 $\sim 6 \times 10^2\ M_\odot/{\rm yr}$（$z \approx 6$）处达到最大值。我们发现一个普适的 EoR 光度-吸积率关系，并构建了星系光度函数的基准模型。Schechter 参数演化表现为：在较高红移处 $\phi_\star$ 减小，$M_\star$ 更偏正（更暗），$\alpha$ 更偏负（更陡）。我们对即将到来的詹姆斯·韦伯空间望远镜进行预测，表明在视星等极限 $m_{\rm AB} \approx 31\ (32)$ 下，至少在 $z \lesssim 13\ (14)$ 至 $M_\star$ 处，每平方度每单位红移可观测 $\gtrsim 11\ (24)$ 个未透镜星系。