场域星系的星形成历史

我们发展了一种解释微弱星系数据的方法，侧重于整体星系群体辐射的积分光。通过追踪星系亮度密度随宇宙时间的演化，从当前时代推演至 z~4，构建了在紫外、可见和近红外波段下宇宙辐射史的模型。该演化基于多个深层光谱样本及哈勃深场（HDF）影像调查得到的星系亮度密度数据。通过一个以时变星形成率（SFR）为特征、且普适初始星团质量函数（IMF）从 0.1 到 125 太阳质量的简单恒星演化模型，可以很好地拟合场域星系的全局光谱光学性质。在最佳拟合模型中，全局星形成率从红移为零的时刻急剧上升约一个数量级，达到在 z~1.5 处的峰值，然后在更高的红移处下降。该模型能够解释哈勃深场所探测到的星系计数中记录的整个背景光。由于只有约 20% 的当前星系物质在 z>2 时期形成，故这些早期时期的宇宙金属丰度应较低，这与阻尼 Lyman-α 系统所观测到的金属 enrichment 历史良好一致。一种“单体坍塌”模型——其中一半当今星体在 z>2.5 时形成并被尘埃遮蔽——可与全局光学历史相吻合，但在由 QSO 吸收物所样本的高红移处金属质量密度预测值上会显著高于观测值。