USTC Astronomy Seminar Series: 2026 Spring
要有光:新一代宇宙学数值模拟 COLIBRE 的光度函数与高红移挑战
陆胜东 博士后
英国杜伦大学
2026/05/19, 2:30pm , the 19th-floor Observatory Hall

报告人:
陆胜东,现为英国杜伦大学计算宇宙学中心博士后,合作导师为 Carlos S. Frenk 教授。他本科毕业于中国科学技术大学天文学系,并于 2020 年在中国科学院国家天文台获得天体物理博士学位。2020 年至 2023 年,他在清华大学天文学系从事博士后研究工作。陆胜东的研究方向主要包括星系动力学、星系形成与演化、宇宙学数值模拟以及辐射转移建模。近年来,他的研究重点转向利用新一代宇宙学数值模拟研究星系的多波段发光性质,以及宇宙极早期星系的形成与演化。在 COLIBRE 国际合作组中,陆胜东领导星系光度函数方向的研究工作。他利用基于模拟星系物理性质的正向建模工具,预测星系的多波段观测性质,并以此检验和诊断数值模拟中的星系形成物理模型。目前,他的主要研究兴趣是理解 JWST 所揭示的高红移亮星系挑战,并探索早期星系中恒星形成、尘埃吸收以及初始质量函数等物理机制的作用。摘要:
COLIBRE 是新一代的大尺度宇宙学数值模拟,首次在极大尺度中显式且自洽地描述了多相星际介质(ISM)的关键物理过程,并追踪了星际尘埃的产生、增长与破坏。这使我们能够构建一套无需针对光度函数进行校准的正向建模框架:从模拟中的星系物理出发,结合辐射转移工具 SKIRT,预测星系从远紫外到亚毫米波段的发光性质。在本报告中,我将首先介绍这一框架如何成功再现近邻宇宙中从远紫外到亚毫米波段的星系光度函数。尽管模型在中红外波段仍存在改进空间,它在如此宽波段范围内与观测取得的一致性表明,COLIBRE 能够同时较好地描述近邻宇宙星系族群的统计分布,以及星系内部尘埃的总量和空间分布。随后,我将把同一正向建模框架应用到红移 z=7-15,并与最新 JWST 观测结果进行比较。我们发现,尽管 COLIBRE 在近邻宇宙表现良好,它在高红移系统性低估了星系的紫外亮度,尤其是在最高红移的亮端。进一步分析表明,忽略尘埃吸收以及考虑观测误差,都不足以完全解释这一差距。这说明早期星系可能需要额外的物理机制来提高其紫外辐射输出。最后,我将介绍我们基于可变初始质量函数(IMF)开展的新模拟。在这一模型中,更高密度的恒星形成气体能够产生更高比例的大质量恒星,从而增强高红移星系的紫外亮度。初步结果表明,可变 IMF 能够显著缓解甚至解释z=15处光度函数的差异,为理解 JWST 所揭示的高红移亮星系挑战提供了一个有前景的物理方向。
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