高恒星表面密度下通过辐射反馈实现的IMF与恒星形成效率之间的相互作用

JWST测得的宇宙黎明（$z \sim 8-14$）静止紫外光度函数揭示了相对于许多发射前理论预测的紫外明亮星系的过剩。高恒星形成效率(SFE)和顶重初始质量函数(IMF)是解释这种过剩的拟议机制之一。尽管提出顶重IMF是因为其能够增加光质比（$\Psi_{\mathrm{UV}}$），但年轻恒星产生的增强的辐射压可能会降低恒星形成效率(SFE)，从而有可能将星系光度重新拉低。在本信件中，我们使用星团形成的理想化辐射流体动力学模拟，来探讨顶重IMF对这些红移处典型高压条件下云团的SFE的影响。我们发现，在具有太阳邻域类似尘埃丰度的星团中，SFE随着IMF变得更加顶重而降低——当 $\Psi_{\mathrm{UV}}$ 增加4倍时降低约 $\sim 20 \%$，当 $\Psi_{\mathrm{UV}}$ 增加约10倍时降低 $50 \%$。然而，我们发现，在这些红移处尘埃与气体比例的预期下降（$\sim 0.01 \times \mathrm{Solar}$）可以完全补偿增强的光输出。这导致即使 $\Psi_{\mathrm{UV}}$ 增加10倍，（云尺度；$\sim 10 \, \mathrm{pc}$）的SFE仍 $\gtrsim 70\%$，这意味着在高原表面密度和低金属丰度条件下，高效的恒星形成是不可避免的。我们的结果表明，顶重IMF如果存在，可能在这些星系中与高效的恒星形成共存。