尘埃对高红移原星系及双盘形成的影响

数值模拟表明，第一代星系形成于维里温度 >= 10^4 K 的原星系晕中。这些晕很可能被第一代恒星产生的微量金属所污染。尘埃的存在会显著改变早期星系的化学性质和动力学。在本文中，我们旨在评估尘埃在背景紫外辐射存在下对第一代星系热力学和动力学演化的作用，及其对莱曼阿尔法发射体和亚毫米波源可观测性的影响。为此，我们使用自适应网格细化代码 FLASH 进行了高分辨率宇宙学模拟。我们开发了适用于这些条件的化学网络，并将其与 FLASH 代码耦合。我们化学模型的主要成分包括分子形成、原子氢的多能级处理、莱曼阿尔法光子的线捕获，以及紫外背景下的光电离和光解离过程。我们发现，在尘埃颗粒存在的情况下，分子（H_{2} 和 HD）的形成显著增强。背景紫外辐射的存在通过光解离作用强烈影响分子的形成。我们探讨了主要合并后的演化，导致了双盘的形成。这些盘的气体质量约为 10^{7} M_sun，红移为 5.4。由于合并事件，每个盘位于一个独立的子晕中。这些盘由晕中存在的极高超声速湍流产生的湍流压力支撑。尘埃的存在并未显著减少莱曼阿尔法辐射。莱曼阿尔法辐射是延展的，源于线捕获效应导致的晕包层。我们还发现，要利用 ALMA 观测红移 z 5 星系的尘埃连续谱辐射，需要 10^8 M_sun 的尘埃质量。