FIRE-2 中的高红移气相质量-金属丰度关系

JWST 前所未有的红外光谱能力提供了高质量的星际介质（ISM）金属丰度测量，并首次实现了对 $z \gtrsim 5$ 处星系气相质量-金属丰度关系（MZR）的表征。我们在 $z=5-12$ 且恒星质量为 $M_* \sim 10^6-10^{10} \rm{M}_\odot$ 的高红移 FIRE-2 宇宙学放大模拟套件中分析了气相 MZR 及其演化。这些模拟实现了多通道恒星反馈模型，并产生了广泛真实的星系属性，包括演化至 $z=0$ 时的情况。模拟预测，在所研究的红移范围内，MZR 的红移演化非常微弱，随着红移从 $z = 12$ 降至 $z=5$，MZR 的归一化增加不到 $0.01$ dex。在该红移范围内，模拟中的中值 MZR 可以很好地近似为常数幂律关系，由 $\log(Z/Z_\odot) = 0.37\log(M_*/\rm{M}_\odot) - 4.3$ 给出。我们发现最佳拟合模型与 JWST 在高红移处的最新观测结果吻合良好。$z > 5$ 时 MZR 的微弱演化与 $z \lesssim 3$ 时的演化形成对比，在后者中，大多数模型观测并预测到了随红移降低 MZR 归一化增加的现象。FIRE-2 模拟预测气相 MZR 的离散度随恒星质量降低而增加，这与某些观测在定性上是一致的。