利用 FIRE-2 模拟再电离时期的星系：星系标度关系、恒星质量函数与光度函数
星系天体物理
2018-05-22 v3 宇宙学与河外天体物理
摘要
我们展示了一套来自“真实环境中的反馈”(FIRE) 项目的宇宙学 zoom-in 模拟，覆盖红移 z>5，在 z=5 时晕质量范围为 M_halo~10^8-10^12 M_sun。我们预测了从 z=5 到 12 的恒星质量 - 晕质量关系、恒星质量函数以及多个波段的亮度函数。中值恒星质量 - 晕质量关系在 z=5-12 期间演化不显著。光度函数的暗端斜率随红移增加而变陡，这继承自这些红移处的晕质量函数。在 z~6 以下，由于再电离结束时电离背景抑制了低质量晕中的恒星形成，恒星质量函数和紫外 (UV) 光度函数在 M_star~10^4.5 M_sun（比 M_1500~-12 更暗）以下略微变平。这种变平现象在更高红移处并未出现。我们提供了依赖于红移的 SFR-M_halo、SFR-M_star 以及宽带星等 - 恒星质量关系的拟合函数。我们推导了 z=5-12 期间的恒星形成率密度和恒星质量密度，并表明极暗星系的贡献在 z>8 时变得更加重要。此外，我们发现 z~6 时亮于 M_1500~-20 的 UV 光度函数的下降主要归因于尘埃消光。在 z~6 时，亮于 M_1500=-13 (-17) 的星系发出的约 37% (54%) 的紫外光度被尘埃遮蔽。我们的结果与当前数据大体一致，并可由未来观测进行检验。
引用
@article{arxiv.1706.06605,
title = {Simulating galaxies in the reionization era with FIRE-2: galaxy scaling relations, stellar mass functions, and luminosity functions},
author = {Xiangcheng Ma and Philip F. Hopkins and Shea Garrison-Kimmel and Claude-André Faucher-Giguère and Eliot Quataert and Michael Boylan-Kolchin and Christopher C. Hayward and Robert Feldmann and Dušan Kereš},
journal= {arXiv preprint arXiv:1706.06605},
year = {2018}
}
备注
23 pages, 17 figures, resubmitted to MNRAS after minor revision. The predicted stellar mass functions and luminosity functions are made publicly available (see Appendix C for details)