从原始恒星到早期星系：基于Aeos和Renaissance的半分析模型

我们在跟踪Population III恒星及其金属富化后代形成的半分析模型上进行了扩展，融合了来自宇宙学N体模拟的暗物质星系合并树，并包含了从重联引力反馈。我们的扩展模型使用两种互补的宇宙学流体动力学模拟进行校准：Aeos能够解析到z$\sim14.6$的单个Population III和II恒星，Renaissance分辨率较低，但可追踪到z$\sim11$的大尺度金属富化恒星形成。通过综合校准，我们能够在星系质量范围内捕捉原始恒星形成的小尺度物理。我们发现与Aeos的结果良好一致，成功复现了星系质量和总恒星质量的演化。实现这一一致性需要增加临界质量阈值$M_{\mathrm{crit}}$的归一化，扁平化其红移依赖性，并添加散射。我们对Population III恒星死亡与随后Population II恒星形成之间的时延的处理强调了必须考虑尚未过渡到Population II的星系的重要性，因为在模拟中不完整地抽样这一时延限制了基于物理的校准。最后，我们将模型应用于更大体积的暗物质-only模拟，预测在z=10时，约有10个活跃的Population III源位于银河系团MACS J0416的强引力透镜区域内，其放大系数超过$\mu > 30$。这些结果表明，针对流体动力学模拟进行校准的半分析方法能够提供最早宇宙恒星形成阶段的准确、计算效率高的预测。