通过全天天副毫米波光谱巡天理解星系形成与演化

我们展示了一台3米级空间望远镜所进行的远红外/亚毫米波全天天光谱巡天在河外天体物理方面的非凡发现潜力。光谱学既提供了宇宙的三维视图，又使我们能够充分利用当今仪器的灵敏度，克服影响宽带远红外/亚毫米波巡天的空间混淆问题。由恒星形成提供能量的发射线将在红移高达 $z \simeq 8$ 的星系中被探测到。它将在宇宙恒星形成峰期为一百万个星系、并在再电离时期为其中数百个星系提供光谱红移、恒星形成率(SFR)、尘埃质量和金属含量的测量。这些星系中有许多会被强引力透镜放大；其亮度放大与尺寸拉伸将使得（通过高分辨率仪器后续观测）在巨分子云尺度上研究它们的内部结构与动力学成为可能。这将为驱动演化的物理过程提供直接信息。此外，该望远镜在亚毫米波波长上角分级的分辨率非常适合探测星系原星系团的核心，直至再电离时期。将在 $z \simeq 2$-3 探测到数千万个此类形成中的星系团，长尾延伸至 $z \simeq 7$，并在 6 < z < 7 有数千个探测。它们的研究将使我们能够追踪最质量大暗晕的增长，远超经典星系团巡天（大多限于 $z < 1.5$-2）的可能，追溯致密环境中的恒星形成历史，并告诉我们恒星形成与星系团形成在各时期如何关联。此类巡天将克服当前尘埃恒星形成星系与星系原星系团缺乏光谱红移的状况，代表远红外/亚毫米波河外天体物理的量子跃迁。