COLIBRE 模拟中 $z=7$ 至 $15$ 的星系紫外光度函数

JWST 使得探测宇宙历史最早阶段的星系成为可能。我们将新的宇宙流体动力学模拟 COLIBRE 预测的红移 $z=7-15$ 紫外光度函数（UVLFs）与包括 JWST 在内的观测结果进行了比较。COLIBRE 星系的紫外光度是使用辐射传输代码 SKIRT 推导的，该代码追踪了恒星发射及其在 COLIBRE 预测的多相星际介质和尘埃分布中的处理过程。我们发现，尽管 COLIBRE 在 $z=12$ 之前与观测到的恒星质量函数演化一致，但其尘埃衰减后的 UVLFs 在亮端系统性地低于观测值：在数密度为 $10^{-6}\,\mathrm{Mpc^{-3}\,mag^{-1}}$ 时，最亮的星系在 $z=7$ 处光度偏低约 $1\,\rm mag$，在 $z=15$ 处增加至偏低约 $2.5\,\rm mag$。考虑观测不确定性使 COLIBRE 的 UVLFs 更接近观测数据，但未能完全解决这一差异。忽略尘埃衰减使得 COLIBRE 能够在 $7\lesssim z \lesssim 12$ 产生足够亮的星系，而在 $z=15$ 处，COLIBRE 仍然低估了最亮星系的光度，这表明在最早的宇宙时期需要额外的物理机制来提升紫外光度，例如“顶重”的恒星初始质量函数。我们用 Schechter 函数拟合了 COLIBRE 的 UVLFs 并计算了最佳拟合参数的演化。我们发现，向更高红移方向，星系数密度降低，特征光度变暗，暗端斜率变陡。从 $z = 7$ 到 $z = 15$，紫外光度密度下降了约 300 倍。