第一代星系：盘的组装与直接探测的前景
宇宙学与河外天体物理
2011-05-10 v2
摘要
詹姆斯·韦伯空间望远镜（JWST）将能够对红移 z > 10 处的星系进行观测，从而允许检验我们当前对极早期结构形成的理解。先前的工作表明，在 z > 10 时，位于维里温度 T < 10^4 K 且质量 M < 10^8 M_sun 的晕中的第一代星系可能太暗，至少暗一个数量级，以至于即使利用 JWST 进行深度曝光也无法被探测到。因此，JWST 收集的光可能主要由位于质量大十倍的晕中的星系辐射主导。我们使用宇宙学放大平滑粒子流体动力学模拟来研究此类星系的组装，并评估它们在 JWST 下的可观测性。我们比较了两次模拟，除了包含非平衡 H/D 化学和分子氢辐射冷却外，两者完全相同。在两次模拟中，很大一部分晕气体沉降在两个嵌套的、延展的气体盘中，包围着一个致密的巨大气体核心。分子氢的存在使得盘气体能够达到低温并发展出显著的旋涡结构，但在定性上并未改变其抗碎裂的稳定性。我们结合恒星形成的理想化模型与星族合成模型对模拟星系进行后处理，以估计星云复合线以及紫外连续谱的亮度。我们证明，基于对 He1640 复合线的探测，JWST 将能够约束诸如本文所模拟星系中的星族性质。将我们的结果外推至质量低于和高于模拟质量的晕表明，JWST 在未来对 z > 10 宇宙的深度曝光中可能会发现多达一千个星暴星系。
引用
@article{arxiv.1011.0438,
title = {The First Galaxies: Assembly of Disks and Prospects for Direct Detection},
author = {Andreas H. Pawlik and Milos Milosavljevic and Volker Bromm},
journal= {arXiv preprint arXiv:1011.0438},
year = {2011}
}
备注
19 pages, 13 figures. Accepted for publication in ApJ. Revised version with improved presentations and discussions