放大观测 $z\simeq6$ 星系的内部结构

我们展示了高红移（$z \simeq 6$）星系的放大、AMR、高分辨率（$\simeq 30$ pc）模拟，旨在表征其内部性质和星际介质。在其他特征中，我们采用了基于物理上合理的分子氢方案的恒星形成模型，并引入了一种新的超新星反馈、恒星风和尘埃介导辐射压方案。在放大模拟中，目标晕寄宿着“Dahlia”，这是一个恒星质量为 $M_*=1.6\times 10^{10}$ M$_\odot$ 的星系，是典型的 $z\sim 6$ Lyman Break Galaxy 的代表。Dahlia 的总 H2 质量为 $10^{8.5}$ M$_\odot$，主要集中在有效半径 $\simeq 0.6$ kpc、标高 $\simeq 200$ pc 的盘状结构中。频繁的并合驱动新鲜气体流向盘中心，维持着 $\simeq 15$ M$_\odot$ yr$^{-1}$ kpc$^{-2}$ 的单位面积恒星形成率。该盘由致密（$n \gtrsim 25$ cm$^{-3}$）、富金属（$Z \simeq 0.5$ Z$_\odot$）气体组成，由辐射压力支撑。我们计算了 Dahlia 产生的 $158\mu$m [CII] 发射，发现总 [CII] 光度（$L_{[CII]}\simeq10^{7.5}$ L$_\odot$）中约 $95\%$ 来自 H2 盘。尽管有 $30\%$ 的 CII 质量被外流带出盘外，但由于其低密度（$n \lesssim 10$ cm$^{-3}$）和低金属丰度（$Z\lesssim 10^{-1}$ Z$_\odot$），这些气体对 [CII] 发射的贡献微乎其微。相对于局部的 [CII]-SFR 关系，Dahlia 的光度偏低；然而，其光度与大多数 $z\sim6$ 星系导出的上限一致。