JWSTによって検出されたUV明るいz ≳ 10銀河の性質を探る: 星形成、ブラックホールのアクリーション、または非普遍的IMF?

要約 我々はCosmic Archaeology Tool (CAT)半解析モデルを用いて、z ≤ 20の範囲における銀河の紫外線 (UV) 光度関数 (LF) の進化に対するPopulation (Pop) III/II星および活動銀河核 (AGN) の寄与を探求します。特に、z ≳ 10における明るい銀河の数密度に関して観測結果と理論モデルの間の明らかな緊張を探るために、最近のJWSTデータと比較します。このモデルは、UV暗い (MUV −18) 銀河によって支配された星形成史を予測し、z ≃ 20 (z ≃ 10) におけるPop IIIの寄与は10~{\ per\ cent} (0.5~{\ per\ cent})です。星は宇宙再電離の主要な源であり、5 ≤ z ≤ 10の範囲で放出されるイオン化光子の5~{\ per\ cent}\!-\!10~{\ per\ cent}が銀河間媒質に逃げ込みますが、障害のないAGNの寄与はz ≲ 5でのみ支配的になります。予測される星およびAGNのUV LFは5 ≲ z ≲ 9–10における観測データを再現します。より高い赤方偏移では、CATは淡い端の傾き (MUV –18) の急な進化を予測し、z ∼ 10–11におけるデータと一致する明るい銀河 (MUV ≃ −20) の数密度を持ちますが、最近の研究によって推定された値と比較してz ∼ 12–13で0.8デクス、z ∼ 14–16で1.2デクス小さくなります。AGNの放出を含めても、AGNsの寄与はMUV –19およびz ≳ 10で総UV光度の最大10~{\ per\ cent}に過ぎないため、上記の結果には影響しません。興味深いことに、最近のシミュレーションで示唆されるように金属量と赤方偏移によって調整される星の初期質量関数における漸進的変遷を考慮すると、このモデルはz ∼ 12–13でJWSTデータと一致し、z ∼ 14–16での不一致は0.5デクスに減少します。