高红移大质量星系中恒星反馈驱动星系外流的低效性

最近的观测表明，星系外流在高红移星系中普遍存在，包括正常恒星形成星系、类星体宿主和尘埃恒星形成星系（DSFGs）。然而，外流对其宿主演化的影响仍是一个开放问题。在此，我们分析了来自MassiveFIRE套件中三个zoom-in宇宙学模拟（作为Feedback In Realistic Environments (FIRE) 项目的一部分）在 $z\gtrsim5.5$ 大质量暗物质晕（$10^{12}M_{\odot}<M_{\rm vir} <5\times 10^{12}M_{\odot}$）中星系的恒星形成历史（SFH）和星系外流性质。模拟采用FIRE-2模型运行，该模型不包含活动星系核（AGN）的反馈。模拟星系类似于 $z>4$ 的DSFGs，其SFR约为 $\sim 1000\ M_{\odot}\rm yr^{-1}$，分子气体质量 $M_{\rm mol}\sim 10^{10}\ M_{\odot}$。然而，模拟星系的圆速度高于高红移DSFGs中的观测值。恒星反馈的质量加载因子约为 $\sim 0.1$，意味着恒星反馈在驱动星系外流方面效率低下，气体被恒星形成消耗的时间尺度远短于其从星际介质（ISM）中被驱出的时间尺度。我们还发现，在此情形下恒星反馈在自我调节恒星形成方面效率极低，每个动力学时间的平均积分恒星形成效率（SFE）为 $30\%$。最后，与FIRE-2中在低红移、相似质量暗物质晕内宿主的星系相比，我们发现高红移样本具有更低的质量加载因子和更高的SFE。我们认为这两种效应均源于表征高红移大质量系统的更高总表面密度和气体表面密度。