首批星系中的星团形成与存活

利用辐射-流体动力学宇宙学模拟，我们呈现了一幅详细的（0.1 pc 分辨率）、具有物理动机的典型质量矮星系在再电离时代之前的图景，解析了星团的形成与演化，直至单个 10 M_⊙ 恒星粒子。在静止系紫外波段，该星系具有不规则形态，无核球或星系盘，其光度由众多致密且引力束缚的星团所主导。这一点尤其有趣，鉴于近期 HST 与 JWST 观测——借助引力透镜的放大能力——已在秒差距尺度分辨率下对 z>6 类似星系中正在形成过程中的年轻星团进行了成像。由于其低金属量与高温，该星系中恒星形成气体云的密度约为典型巨分子云的 100 倍；因此，其恒星形成效率足够高（f_* ∼ 10–70%），可产生相当数量的潜在球状星团前身，但通常更小（介于几百 100 – 2×10^4 M_⊙ 之间，尺度 0.1–3 pc）且金属量更低（10^{-3.5}–10^{-2.5} Z_⊙）。恒星形成云的初始质量函数为对数正态，而束缚星团质量函数为幂律，其斜率主要依赖于 f_*，但也依赖于与主要星暴的时间邻近性。我们发现斜率在 -0.5 到 -2.5 之间，取决于所假设的次网格 f_*。恒星形成在星系尺度上自调节；然而，星团的多峰金属量分布以及锁定于存活束缚星团中的恒星比例依赖于 f_*。