THESAN-ZOOM 项目：喷发、熄灭、重复 —— 揭示高红移星系在星形成主序列上的演化

表征高红移下星形成主序列（SFMS）的演化对于理解宇宙早期观测到的极端星系性质至关重要。我们对 THESAN-ZOOM 模拟中的 SFMS 及其散射进行分析，发现 SFMS 规范化随红移演化规模为 $\propto (1+z)^{2.64\pm0.03}$，显著强于观测中通常推断的程度。我们通过过滤弱星形成星系可复现更平缓的观测演化，这表明当前观测拟合因遗漏淡星形成星系或高估星形成率而产生偏差。我们还探讨了围绕 SFMS 星系散射（$\sigma_{\mathrm{MS}}$）的星形成可变性。从人口层面看，SFMS 周围的散射随时间增加，由于在后期时刻，环境效应在调节星形成方面的重要性提高所致。为研究短期星形成可变性，即“喷发性”，我们隔离小于 50 Myr 时间尺度上的散射。短期散射在更高红移下更大，表明星形成在早期确实更喷发。我们确定两种星际喷发模式：(i) 外部驱动，快速大尺度吸积触发并燃料长期、极端星形成历程；(ii) 内部驱动，低质量星系中星际介质的循环式喷发与再吸积驱动喷发，即使在相对稳定的大尺度吸积下亦可如此。两种模式均存在于所有红移处，但星系在更高红移下的更大喷发性归因于更极端的外部星形成模式的日益普及。