星系恒星质量 - 恒星形成率关系：恒星初始质量函数演化的证据？

星系恒星质量 - 恒星形成率关系（M*-SFR）的演化为星系恒星质量组装历史提供了关键约束。对于星暴星系，观测显示 M*-SFR 相当紧密，从 z~0-2 斜率接近于 1。星系形成模拟重现了这些趋势，归因于这些系统中平滑且稳定的冷吸积的普遍主导地位。相比之下，M*-SFR 关系的振幅演化与模型预测显著不同。用恒星形成活动参数 alpha=(M*/SFR)/(t_H-1 Gyr) 表述，模型预测直到红移 z=4+ alpha 保持常数~1，而观测到的 M*-SFR 关系表明 alpha 从 z~2 直到今天增加了 3 倍。高红移处的低 alpha 不仅与模型冲突，也难以与其他高红移星系的观测相协调。系统偏差可能会显著影响 M* 和 SFR 的测量，但详细考量表明没有明显的候选因素能调和这一差异。我们考虑了一种推测性的解决方案，即恒星初始质量函数（IMF）在早期演化趋向于更多的大质量恒星形成。遵循 Larson 的思路，我们研究了一个模型，其中 IMF 转折处的特征质量 Mhat 随红移增加。如果 Mhat=0.5(1+z)^2 Mo 直至 z~2，观测到的和预测的 M*-SFR 演化可能达成一致。这种演化大致符合近期关于宇宙恒星质量增长的观测，且由此产生的 z=0 累积 IMF 类似于 Fardal 等人 favored 的丰满型 IMF，以调和观测到的宇宙恒星形成历史与当前的化石光度测量。[摘要节选]