分层宇宙中的星形成历史

观测已将宇宙的星形成历史探测回红移 z~5。我们检讨基于分层冷暗物质（CDM）类型模型的半分析星系形成模型的预测，是否与这些直接观测以及来自约束今天早期类型星系年龄的“化石”证据相符。以前的模型预测星形成率密度在 z≳2 时会急剧下降，相应地认为宇宙中大多数恒星在相对较低的红移处形成。我们考察包括星系-星系合并触发星际喷发模式的效果，假设星系-星系合并率正是源于 CDM 合并层级自然产生的。结果星际喷发显著增加了高红移处的全局星形成率，导致其与来自 SCUBA（亚毫米）观测和经 dust 衰减校正后的光学/紫外估计在 z~3 处的星形成率密度良好一致。相应地，z≥3 时形成的恒星质量更符合化石证据。我们还探讨了诸如冷气体质量、冷气体平均金属丰度随红移变化以及积分超星系背景光等补充的全局量。我们认为这些观测综合起来为宇宙的星形成历史提供了强大的约束，分层 CDM 类型模型在包括星际喷发后与这些观测在合理范围内一致。