Astroparticle Constraints from the Cosmic Star Formation Rate Density at High Redshift: Current Status and Forecasts for JWST
我们利用最近确定的宇宙恒星形成率（SFR）密度在红移$z\gtrsim 4$推导出天体粒子约束的三个常见的暗物质的情况下，替代标准的冷暗物质（CDM）：暖暗物质（WDM），模糊暗物质（$ψ$ DM）和自相互作用的暗物质（SIDM）。我们的分析依赖于由哈勃太空望远镜测量的紫外光度函数，从$z\lesssim 10$到紫外星等$M_{\rm UV}\lesssim -17$。我们将这些外推到较暗但未探索的星等范围，并在给定的DM方案中与晕质量函数进行丰度匹配，从而获得UV星等和晕质量之间的关系。然后，我们通过将外推的紫外光度函数积分到微弱的星等极限$M_{\rm UV}^{\rm lim}$来计算宇宙SFR密度，该极限是通过上述丰度匹配关系由两个自由参数确定的：星系形成的最小阈值晕质量$M_{\rm H}^{\rm GF}$，以及表征每种DM情景的天体粒子量$X$（即，WDM和$ψ$ DM的颗粒质量，以及SIDM在去偶$T_X$时的动力学温度）。我们通过MCMC技术对这些参数进行贝叶斯推断，将我们的方法中的宇宙SFR密度与$z\gtrsim 4$当前的观测估计值进行比较，将WDM粒子质量约束为$m_X\approx 1.2^{+0.3\,(11.3)}_{-0.4\,(-0.5)}$ keV，将$ψ$ DM粒子质量约束为$m_X\approx 3.7^{+1.8\,(+12.9.3)}…
2022-11-05 astro-ph.CO astro-ph.GA
Semi-analytic forecasts for JWST -- V. AGN luminosity functions and helium reionization at z = 2-7
早期宇宙中形成的活动星系核（AGN）被认为是导致星系际氦再电离的硬电离光子的主要来源。然而，高红移活动星系核的数密度和光谱性质在很大程度上仍然不受约束。在这项工作中，我们利用各种各样的可用的观测校准的物理信息模型，以提供在整个再电离时代的AGN的作用的估计。我们提出了活动星系核的光度函数在各种波段之间的z = 2至7预测的成熟的圣克鲁斯半解析模型，其中包括建模的黑洞吸积和活动星系核的反馈。然后，我们结合预测的活动星系核人口的电离光子产生率，这取决于吸积超大质量黑洞的质量和吸积率的自洽估计的物理谱模型。然后，我们耦合预测的共动电离发射率与分析模型计算星系际氦和氢随后的再电离历史。这项工作表明，耦合物理动机的分析或半分析技术，以捕捉多尺度的物理过程，在广阔的尺度范围内（在这里，从活动星系核吸积盘的宇宙尺度）的潜力。我们的物理模型预测的内在电离光子预算远高于许多文献中的估计，这意味着氦再电离可以轻松地完成，即使具有相对较低的逃逸分数。我们还预测活动星系核的人口，预计将在未来的\emph{James Webb Space Telescope}调查。
2021-09-27 astro-ph.CO astro-ph.GA
Time-delay cosmographic forecasts with strong lensing and JWST stellar kinematics
我们提出了一个联合强透镜和恒星动力学框架，为未来的时间延迟宇宙学的目的。基于像素化的源重建和轴对称的Jeans方程，我们能够约束宇宙学距离，因此，目前的宇宙膨胀率（$H_0$）的百分之几的水平，每个镜头，当高信号噪声积分场单元（IFU）的观测从下一代望远镜变得可用。为了说明这种方法的力量，我们模拟了著名的透镜系统RXJ 1131 -1231的IFU恒星运动学数据，给出了詹姆斯韦伯太空望远镜的规格。我们的分析表明，如果未来的IFU恒星运动学包括在拟合中，并且如果候选模型参数化集包含真实的透镜势，则时间延迟距离（$D_{Δt}$）最多可以被约束为3.1%的不确定性。这些约束将转化为来自单透镜RXJ 1131 -1231的平坦$Λ$ CDM宇宙学中的$H_0$上的3.2%精度测量，并且如果对于两个附加透镜系统可以达到类似的精度增益，则可以预期产生具有< 2.0%不确定性的$H_0$测量。此外，到RXJ 1131 -1231的角直径距离（$D_\mathrm{d}$）可以以2.4%的精度被约束，从而提供来自单个透镜系统的两个距离测量，这对于进一步约束物质密度（$Ω_\mathrm{m}$）是非常强大的。然而，在恒星运动学测量中，$D_\mathrm{d}$的测量精度对任何系统都是高度敏感的。对于这两个距离测量，我们强烈建议在未来探测一个大的物理激励透镜电位，以尽量减少与透镜质量参数化相关的…
2020-02-17 astro-ph.CO astro-ph.GA
Uchuu-$ν^2$GC galaxies and AGN: Cosmic variance forecasts of high-redshift AGN for JWST, Euclid, and LSST
本文利用Uchuu-ν²GC模拟星表量化高红移AGN光度函数的宇宙方差与泊松方差，分析其随巡天面积、光度和红移的变化，并为JWST、Euclid和LSST的未来观测提供AGN数量及方差预测。
2023-08-05 astro-ph.CO astro-ph.GA
Gravitational Wave Forecasts Constrained by JWST AGN Observations for Early Massive Black Hole Mergers
本文利用JWST对活动星系核的观测约束黑洞质量组装模型，发现仅靠重种子无法同时解释类星体和暗弱AGN，需引入轻种子，并预测轻种子可使高红移主并合率提升数个数量级，为LISA等未来引力波观测提供可探测目标。
2025-02-05 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
The COSMOS-Web Lens Survey (COWLS) III: forecasts versus data
该研究对比COSMOS-Web巡天强引力透镜的预测与观测候选目录，修改lenspop生成预测，发现爱因斯坦半径分布匹配但红移和星等不匹配，明确JWST强透镜可探测再电离时代。
2025-09-23 astro-ph.CO astro-ph.GA
High redshift JWST predictions from IllustrisTNG: Dust modelling and galaxy luminosity functions
詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）有望彻底改变我们对早期宇宙的理解，将其即将进行的观测与$Λ$ CDM模型的预测进行对比需要详细的理论预测。在这里，我们利用大动态范围的IllustrisTNG模拟套件，TNG 50，TNG 100，和TNG 300，从$z=2$到$z=10$推导多波段星系光度函数。我们特别强调探索不同的尘埃衰减模型，以确定星系光度函数的休息帧紫外线（UV）和明显的宽NIRCam波段。我们最详细的尘埃模型是基于连续蒙特卡罗辐射传输计算采用观测校准的尘埃属性。这种校准的结果在约束的红移演化的尘埃衰减归一化和尘埃-金属比产生更强的红移演化的衰减归一化相比，大多数以前的理论研究。总的来说，我们发现很好的协议之间的休息帧紫外光度函数和观测数据的所有红移，也超出了制度用于尘埃模型校准。此外，我们还恢复了观测到的高红移（$z=4-6$）紫外光度与恒星质量的关系，H $α$与恒星形成率的关系，和H $α$光度函数在$z=2$。亮端（$M_{\rm UV}>-19.5$）累积星系数密度与观测数据一致。对于F200 W的近红外相机波段，我们预测，JWST将检测$\sim 80$（$\sim 200$）星系的信噪比$10$（$\sim 5$）的近红外相机视场内，$2.2\times2.2 \,{\rm arcmin}^{2}$，总曝光时间为$10^5{\rm s}$在红移范围$z=8 …
2019-04-15 astro-ph.GA
Intergalactic Lyman-$α$ haloes before reionization are detectable with JWST
本文利用JWST观测到的紫外光度并结合数据驱动方法，预测了再电离时期星系际莱曼-α晕的可探测性，发现单个亮晕可在z≲9被探测，堆叠约10个晕可探测至z∼16，为揭示中性星系际氢提供途径。
2024-10-03 astro-ph.CO astro-ph.GA
5-25 $μ$m Galaxy Number Counts from Deep JWST Data
本研究利用JWST的SMILES和JADES深场MIRI数据，给出5-25μm多波段深度星系计数，结合历史数据拓展流量覆盖范围，发现其与半解析模型预测存在偏差，并测量了对应波长的宇宙红外背景辐射。
2024-07-10 astro-ph.GA
A large-scale ring galaxy at z = 2.2 revealed by JWST/NIRCam: kinematic observations and analytical modelling
本研究结合JWST/NIRCam、ALMA、VLT/SINFONI和HST数据，分析z=2.2的大尺度环状星系zC406690，通过Hα运动学和气体尘埃质量约束支持大质量环加中心核球模型。
2025-06-08 astro-ph.GA
Semi-analytic forecasts for Roman -- the beginning of a new era of deep-wide galaxy surveys
Nancy Grace Roman太空望远镜是美国宇航局的下一个旗舰天文台，它将重新定义深场星系调查，其视野比哈勃大两个数量级，角分辨率与哈勃质量相当。这些未来的深宽星系调查需要新的模拟来预测其科学产出并优化调查策略。在这项工作中，我们提出了5个2度^2光锥的实现，总共包含超过2500万个模拟星系，其中-16 < MUV < -25跨越z ~ 0到10。这个数据集使一组新的实验与调查规模的影响派生的星系形成和宇宙学约束。内在的和可观察到的星系属性预测使用一个行之有效的，基于物理学的半解析建模方法。我们提供预测的数量密度，宇宙SFR，字段到字段的方差，和角两点关联函数，并演示了如何在未来的宽场调查将能够改善这些测量相对于当前一代的调查。我们还提出了这些光锥和其他已建成的经验模型之间的比较。模拟光锥旨在促进多仪器协同作用的探索，并与当前一代仪器和传统调查相连接。除了Roman之外，我们还为即将到来的设施中的许多其他仪器提供测光，包括Euclid和Rubin，以及许多遗留调查的仪器。通过一个基于网络的互动门户网站https://www.simonsfoundation.org/semi-analytic-forecasts提供了这项工作中所介绍结果的完整天体目录和数据表。
2022-12-05 astro-ph.GA
Synergising semi-analytical models and hydrodynamical simulations to interpret JWST data from the first billion years
本研究通过将SPHINX20模拟结果融入DELPHI半解析模型，并探索eIMF与eSFE两种机制，成功解释了JWST观测到的$z\geq11$明亮星系丰度，发现低质量星系恒星形成贡献了约85%的电离光子，主导了再电离过程。
2025-04-22 astro-ph.GA
Two Remarkably Luminous Galaxy Candidates at $z\approx10-12$ Revealed by JWST
$z>10$的前几百万年是宇宙历史上最后一个主要的未知纪元，目前只有一个星系（$z\approx11$的GNz 11）被光谱证实。在这里，我们提出了一个搜索的发光$z>10$星系$JWST$ /NIRCam测光跨度$\approx1-5μ$ m，覆盖49弧分$^{2}$从公共早期发布的科学计划（CEERS和GLASS）。我们最安全的候选者是两个$M_{\rm{UV}}\approx-21$系统：GLASS-z12和GLASS-z10。这些星系在光谱能量分布上显示出$\gtrsim1.8$的突变，这与完全吸收的Lyman-$α$蓝移到$z=12.4^{+0.1}_{-0.3}$和$z=10.4^{+0.4}_{-0.5}$的通量一致。较低的红移闯入者，如具有强巴耳末突变的静止星系，将在$>5σ$的多个波段中被轻松地检测到，而我们却没有发现通量。从SED模型，我们推断，这些星系已经建立了$\sim 10^9$太阳质量的恒星在$\lesssim300-400$万年后的大爆炸。这些源的亮度使形态约束。令人着迷的是，GLASS-z 10显示出明显扩展的指数光剖面，可能与$r_{\rm{50}}\approx0.7$ kpc的盘状星系一致。这些来源，如果得到证实，加入GNz 11无视基于Schechter UV光度函数的发光星系的数量密度预测，这需要一个比我们在这里研究的更大的调查区域$>10…
2022-10-25 astro-ph.GA
A Photon Burst Clears the Earliest Dusty Galaxies: Modelling Dust in High-redshift Galaxies from ALMA to JWST
本研究更新半解析模型A-SLOTH模拟高红移星系尘埃演化，发现ALMA观测的z≈7星系尘埃源于普通恒星形成增长，而JWST观测的z≈11星系缺尘是近期高效星暴辐射压抛射尘埃所致，该结果对早期宇宙相关研究有重要意义。
2023-10-04 astro-ph.GA
Formation of intermediate-mass black holes in young massive clusters detected with JWST: analytic mass estimates
Sapienza Università di Roma（罗马第一大学）
利用Fokker-Planck模型和解析框架，估计JWST观测到的高红移致密星团中通过恒星碰撞形成的中间质量黑洞质量，发现典型质量在10^2-4×10^3 M⊙，低金属丰度是关键因素。
2026-05-28 astro-ph.GA astro-ph.SR
When galaxies burst: enhanced shot-noise for line-intensity mapping in the JWST era
Ben-Gurion University of the Negev（内盖夫本-古里安大学）；The University of Texas at Austin（德克萨斯大学奥斯汀分校）；Cosmic Frontier Center, The University of Texas at Austin（德克萨斯大学奥斯汀分校宇宙前沿中心）；Tel-Aviv University（特拉维夫大学）
研究揭示JWST观测显示高红移星系形成更随机，导致线强度映射中射线噪声增强，影响探测和宇宙学应用。
2026-05-13 astro-ph.CO astro-ph.GA
Early results from GLASS-JWST. X: Rest-frame UV-optical properties of galaxies at 7 < z < 9
作为GLASS-JWST早期释放科学计划的一部分，我们提出了第一个詹姆斯韦伯空间望远镜/NIRCam领导的基于0.8至5~ $\mathrm{μm}$宽带成像的$7<z<9$星系性质的确定。这是迄今为止在这些波长下获得的最深的数据集，角分辨率为$\lesssim0.14$ arcsec。我们从$m_{AB}\leq 28$的8弧分$^2$数据中，用F444 W中的$S/N\gtrsim8$强有力地识别了13个星系，这些数据来自于dropout和光度红移选择的组合。根据模拟数据建模，我们估计脱落样品纯度为$\gtrsim90\%$。我们发现，这些F444 W选定的源的数量密度与哈勃太空望远镜数据确定的紫外光度函数的预期大致一致。我们使用贝叶斯光谱能量分布拟合方法来表征星系的物理性质，发现中值恒星质量$10^{8.5}M_\odot$和年龄1.4亿年，表明它们在红移$z>9.5$时开始电离周围环境。它们的恒星形成主序列与模拟预测一致。最后，我们介绍了一个分析框架，以限制主序列的演化在$z>7$基于星系年龄和基本假设，通过它，我们发现的结果与宇宙学模拟的预期一致。虽然这项工作只是对被认为是驱动宇宙再电离的典型星系的特性进行了一瞥，但它清楚地表明了JWST在前十亿年中揭示星系形成的前所未有的细节的潜力。
2022-10-04 astro-ph.GA
Explaining JWST counts with galaxy formation models
本文利用GALFORM半解析模型解释PEARLS-JWST近红外星系计数在m_AB≈21处的幂律拐折，揭示其源于光度函数拐折、体积元随红移变化和k改正红移依赖，并明确不同视星等的主导星系群体。
2025-02-07 astro-ph.GA
Confirmation of the standard cosmological model from red massive galaxies $\sim600$ Myr after the Big Bang
针对JWST发现的早期红色大质量星系疑似挑战标准宇宙学，研究用真实星系形成模型指出其恒星质量被高估，并证明现有观测与ΛCDM一致。
2023-04-24 astro-ph.CO astro-ph.GA
A lensed protocluster candidate at $z=7.66$ identified in JWST observations of the galaxy cluster SMACS0723-7327
根据目前星系形成的范式，第一个星系可能是在大型暗物质晕中形成的。这些大质量晕的分裂导致了星系原星团的形成，它们通常由一到几个明亮的物体组成，周围环绕着许多较暗（质量较小）的星系。这些早期的结构可能在宇宙最初的10亿年里对中性氢的再电离起了重要作用;特别是如果它们的数密度很大的话。利用\textit{James Webb Space Telescope (JWST)}达到的前所未有的灵敏度，现在可以识别和研究越来越多的超过$z\geq\ $ 6的星系原星团。表征它们对紫外光子预算的贡献可以为再电离过程提供新的见解。我们分析了SMACS 0723 -7327背后的第一个JWST数据集，结合现有的光谱和光度数据，在$z\geq6$搜索原星系团。然后，我们将我们的研究结果与半分析模型和模拟进行比较。除了两个明亮的星系（F277 W中的$\leq$ 26.5 AB），被$\sim$ 11 \arcsec分离并在$z_{spec}=7.66$光谱上得到证实，我们还发现了6个在$θ\sim20$ \arcsec半径范围内具有相似颜色的星系（对应于源平面中的R $\sim60-90$ kpc）。使用几种方法，我们估计这个原星系团的暗物质晕的质量，$\sim$ 3.3 $\times$ 10 $^{11}$ M $_{\odot}$占放大，与各种预测一致。所有原星系团成员的物理性质也与先前在较低红移…
2022-10-04 astro-ph.GA
JWST observations of galaxy damping wings during reionization interpreted with cosmological simulations
本文利用Sherwood-Relics宇宙学模拟对比解析模型，研究JWST观测到的再电离时期星系阻尼翼，指出蓝侧残余中性氢导致差异，并认为z~7观测更宜用较小电离气泡和更强本征Lyman-$α$发射解释。
2023-08-10 astro-ph.CO astro-ph.GA
Cosmic Reionization After Planck and Before JWST: An Analytic Approach
宇宙氢的再电离标志着宇宙结构形成历史上的一个关键时刻。在这里，我们提出了一个新的制定标准再电离方程的体积平均HII分数的演变，这是更符合公认的概念模型的不均匀星系际吸收。修订后的方程保留了经典计算的基本术语和简单性，但明确说明了光学厚“莱曼极限系统”的存在，已知该系统用于确定重叠后电离辐射的平均自由程。该方程的积分通过平滑地将这种过程的重叠前阶段与重叠后阶段联系起来，提供了再电离时间的更好表征。我们确认的有效性的准瞬时近似的预测再电离完成/维护，并讨论了新的见解宇宙再电离的来源，使用改进的形式主义。一个恒定的发射率到星系际介质（IGM）的3莱曼连续（LyC）光子每原子每陀螺仪导致再电离的历史，这是一致的一些观测约束的电离态的z=5-9宇宙和减少汤姆逊散射光学厚度最近报告的普朗克合作。虽然恒星形成星系可以主导再电离过程，如果逃逸到IGM的LyC光子的光度加权分数f_esc超过15%（对于M_lim=-13的星系UV光度函数的微弱星等截止值和xi_ion=10^{25.3} Hz/erg的每单位1500 AA光度的LyC光子产额，两个未知量f_esc_xi_ion的乘积不随红移而变化的简单模型不能再现在这些时期观察到的IGM的中性变化。
2017-10-20 astro-ph.CO astro-ph.GA
Probing the Reionization History and Bubble Sizes with JWST Lyman-$α$ Fraction Measurements
University of Pennsylvania（宾夕法尼亚大学）；Northwestern University（西北大学）
本研究利用JWST的Ly-α分数测量，结合THESAN模拟和半解析模型，约束再电离历史与电离泡尺寸，得出z~7-11处中性氢分数界限，验证了模型与观测的一致性。
2026-10-01 astro-ph.CO astro-ph.GA
Population synthesis and astrophysical inference for high-$z$ JWST galaxies
本文提出了一个基于半解析模型 Galacticus 的高-$z$ 星系种群合成与推断概率框架，通过分析 CEERS 和 NGDEEP 的 JWST 数据，推断出高-$z$ 星系演化的恒星形成与外流参数，为未来系统测试星系性质奠定了基础。
2024-10-15 astro-ph.GA
Towards Reconciling Reionization with JWST: The Role of Bright Galaxies and Strong Feedback
University of Maryland, College Park（马里兰大学帕克分校）；Space Telescope Science Institute（太空望远镜科学研究所）；University of Zurich（苏黎世大学）；University of Edinburgh（爱丁堡大学）；University of the Western Cape（西开普大学）；New Mexico State University（新墨西哥州立大学）；University of Copenhagen（哥本哈根大学）；Technical University of Denmark（丹麦技术大学）
研究通过半解析框架联合校准JWST观测与再电离观测，发现强反馈和亮星系贡献能匹配JWST UVLF，但高估亮端；弱反馈模型则无法匹配高红移UVLF，但再电离历史更渐进，与CMB约束一致。
2026-04-17 astro-ph.CO astro-ph.GA
Insights on Metal Enrichment and Environmental Effect at $z\approx5-7$ with JWST ASPIRE/EIGER and Chemical Evolution Model
该研究基于JWST ASPIRE/EIGER观测数据与化学演化模型，分析z≈5-7星系的质量-金属丰度关系，揭示过密环境金属增丰更早启动的特征。
2025-09-19 astro-ph.GA
The Emerging Black Hole Mass Function in the High-Redshift Universe
本文利用半解析代码A-SLOTH预测轻质与重质种子模型下的高红移SMBH质量函数，指出JWST超深场观测可区分两类形成通道。
2025-06-06 astro-ph.GA
Clustering-based halo mass assignment for high-redshift galaxies: method, validation, and application to JWST
University of Cambridge（剑桥大学）；Leiden University（莱顿大学）
提出基于聚类的高红移星系暗物质晕质量分配方法，经模拟验证，应用于JWST样本，提供稳健经验校准的晕质量，有助于约束再电离期星系形成。
2026-09-14 astro-ph.CO astro-ph.GA
A Framework for Simultaneously Measuring Field Densities and the High-z Luminosity Function
宇宙大尺度结构的变化将是z > 6时星系巡天不确定性的主要来源，但同样的结构也将为识别和研究早期宇宙中的致密环境提供机会。使用一个强大的星系聚类模型，我们直接将大尺度密度纳入一个推理框架，同时测量高z（z > 6）UV光度函数和调查中每个不同体积的平均物质密度。通过这个框架，我们预测了几个主要的即将到来的詹姆斯韦伯太空望远镜（JWST）星系调查的表现。我们发现，它们可以约束场物质密度下降到泊松噪声施加的理论极限，并明确识别过密（和欠密）区域的横向尺度上的数十个共动Mpc。我们还预测JWST将在z = 12时测量光度函数，其精度可与现有哈勃太空望远镜在z = 8时的限制相媲美（甚至更好地用于暗端斜率）。我们还发现，宽场调查是特别重要的区分光度函数模型。
2021-10-11 astro-ph.CO astro-ph.GA
Unveiling the main sequence of galaxies at $z \geq 5$ with the James Webb Space Telescope: predictions from simulations
我们使用两个独立的星系形成模拟，耀斑，宇宙流体动力学模拟，和SHARK，半解析模型，探索如何以及詹姆斯韦伯太空望远镜（JWST）将能够揭示恒星形成的主序列（SFS）在$z=5\to10$的存在和参数，即形状，散射，归一化。使用两个独立的模拟使我们能够隔离预测（例如，恒星质量，恒星形成率，SFR，光度函数），这些函数对星系形成物理学的实现是鲁棒的或高度依赖的。这两个模拟预测，JWST可以观察$\ge 70-90\%$（分别为鲨鱼和耀斑）的星系高达$z\sim10$（下至恒星质量的$\approx 10^{8.3}\,\rm M_{\odot}$和SFR的$\approx 10^{0.5}\,\rm M_{\odot}\, yr^{-1}$）在适度的积分时间和给定的当前建议的调查领域（如Web COSMOS $0.6\,\rm deg^2$），以准确地限制SFS的参数。虽然两种模拟预测的恒星质量和SFR的分布在性质上相似，但在数量上存在重要差异，例如大质量恒星形成星系的丰度，耀斑预测的丰度高于SHARK;由于耀斑中黑洞的增长，淬灭的早期开始（在$z\approx 8$），在SHARK中看不到，直到红移低得多;和合成测光的实施，与耀斑预测更多的JWST检测星系（$\sim 90\%$）比鲨鱼（$\sim 70\%$）在$z=10$。JWST观测将区分这些模型，从而大大提高我们对第一个星系…
2022-10-05 astro-ph.GA
The New Dark Matter Density Profile from JWST JADES Galaxies
Jadavpur University（贾达普大学）
利用JWST JADES观测的587个星系数据，我们首次直接推导出无尖点、解析且红移依赖的暗物质密度轮廓，发现中心密度在红移1.5至3.5间变化小于15%，揭示宇宙正午暗物质核心饱和密度的普适性。
2026-10-07 astro-ph.GA gr-qc
$Λ$CDM star clusters at cosmic dawn: stellar densities, environment, and equilibrium
本研究利用AREPO宇宙学模拟研究高红移星团形成，发现无反馈条件下星团可达极端表面密度，与JWST观测一致，并揭示其动力学状态可保留层级结构形成证据。
2025-02-24 astro-ph.GA
Implications of $z>{\sim}12$ JWST galaxies for galaxy formation at high redshift
该研究用半解析星系形成模型和大型宇宙学模拟构建高红移模拟目录，分析JWST在$z>{\sim}12$发现的星系类似体，指出暗弱星系符合标准模型，而极亮高红移候选体需要更高恒星形成效率和更弱反馈。
2023-06-05 astro-ph.CO astro-ph.GA
ATT12: The Antarctic 12-m Terahertz Telescope for Studies of Dusty Galaxies. I. Instrument Sensitivity and Science Forecasts
University of Tsukuba（筑波大学）；Kwansei Gakuin University（关西学院大学）
ATT12望远镜旨在通过毫米波段探索尘埃星系，利用大气模型和仪器规格评估其灵敏度和科学潜力，为尘埃星系研究提供统计样本。
2026-03-19 astro-ph.GA astro-ph.IM
Probing Reionization-Era Galaxies with JWST UV Luminosity Functions and Large-Scale Clustering
Tata Institute of Fundamental Research（塔塔基础研究所）
本研究通过联合约束UVLF和偏置统计，揭示了再电离时期星系模型的关键参数，以准确解释JWST数据并改进早期宇宙演化理解。
2025-11-10 astro-ph.CO astro-ph.GA
The Universe at z>10: Predictions for JWST from the UniverseMachine DR1
詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）预计将在$z>10$观测目前无法到达的星系。在这里，我们使用一个自洽的经验模型，宇宙机器，产生模拟星系目录和光锥的红移范围$z=0-15$。这些数据包括真实的星系性质（恒星质量、恒星形成率和紫外线光度）、星系晕关系和星系-星系团。模拟观测也提供了不同的模型参数跨越观测不确定性$z<10$。我们预测，第1周期JWST调查将很可能检测到星系与$M_*>10^7 M_\odot$和/或$M_{1500}<-17$至少$z\sim 13.5$。$z>12$的数密度不确定性急剧扩大，因此探测$z>12$星系的努力将为星系形成模型提供最有价值的限制。在给定的质量/光度阈值下，恒星质量/光度函数的暗端斜率随着红移的增加而变陡。这是因为在高红移的晕质量函数指数下降的状态下，可观测星系被晕所承载。因此，这些弱端斜率被稳健地预测为在当前可观测极限（$M_\ast < 10^7M_\odot$或$M_\mathrm{1500}>-17$）以下变得更浅。对于再电离模型，外推光度函数与恒定的暗端斜率从$M_{1500}=-17$下降到$M_{1500}=-12$给出了最合理的上限的总紫外光度和宇宙恒星形成率高达$z\sim 12$。我们比较了其他三个经验模型和一个半分析模型，表明我们的方法预测的观测值的范围包括其他技术的预测。公共目录和常见领域的光锥可在线获得。
2020-07-09 astro-ph.CO astro-ph.GA
Mass distribution of Pop III star clusters: A-SLOTH predictions for JWST observability
Universität Heidelberg（海德堡大学）
利用半解析代码A-SLOTH，结合扩展Press-Schechter形式和N体模拟，预测Pop III星暴晕的巴尔默线流量，发现JWST/NIRSpec在5≤z≤11下无法探测到这些线，因为所需的大质量Pop III星团在物理上难以形成。
2026-06-23 astro-ph.CO astro-ph.GA
Unveiling the contribution of Pop III stars in primeval galaxies at redshift $\geq 6$
到目前为止，对第一批恒星的探测仍然难以捉摸，但它们的存在可能很快就会被即将到来的JWST观测所揭示。以前的研究还没有调查晕质量和红移的整个可能范围，这可能有助于它们的检测。出于在JWST早期数据发布中探测到$z\sim 20$星系的前景，我们采用半解析模型A-SLOTH，自洽地模拟了Pop III和Pop II恒星的形成及其反馈，量化了Pop III恒星对$6 \leq z \leq 30$高红移星系的贡献。我们的研究结果表明，Pop III星的贡献是最高的低质量晕的$\rm 10^7-10^9~M_{\odot}$。虽然高质量晕$\rm \geq 10^{10}~M_{\odot}$包含不到1\%的Pop III恒星，但它们早在$z \sim 30$就拥有恒星质量为$\rm 10^9~M_{\odot}$的星系。有趣的是，Pop~III星族的视星等随着恒星质量的增加而向红移的方向变亮，但Pop~ III星族占主导地位的星系太暗而不能直接被JWST探测到。我们的结果预测JWST可以探测到$z\sim 30$以下的星系，这可能有助于限制Pop III星的IMF，并将指导观测者辨别Pop III星对高红移星系的贡献。
2022-09-02 astro-ph.CO astro-ph.GA
Are we surprised to find SMBHs with JWST at z > 9?
该研究利用 CAT 半解析模型比较 EL 与 SE 黑洞吸积情景，解释 JWST 在 z>9 星系中发现的大质量黑洞及其宿主性质。
2023-08-16 astro-ph.CO astro-ph.GA
Signature of Bursty Star Formation in the High-Redshift Galaxies Detected with JWST
School of Astrophysics, Presidency University（天体物理学院，总统大学）
通过半解析模型分析JWST观测到的红移z>10的紫外光度函数缓慢演化，发现恒星形成时标的缩短而非恒星形成效率或初始质量函数变化是主要驱动因素。
2026-06-01 astro-ph.CO astro-ph.GA
Growing the First Galaxies' Merger Trees
对特定星系的生长历史进行建模通常涉及生成给定宇宙学中出现的整个物体群并选择具有适当属性的系统。这种方法在针对罕见的系统时效率非常低，例如JWST检测到的极其明亮的高红移星系候选者。在这里，我们提出了一个新的框架，用于生成合并树的分支，保证实现所需的晕质量在选定的红移。这种方法增强了扩展的Press Schechter理论解与约束随机过程称为布朗桥，并在开源半解析模型$\texttt{Galacticus}$中实现。我们产生的合奏约束合并树预测的7个高红移JWST星系候选人的成长历史，发现这些系统最有可能合并$\approx 2~\mathrm{Gyr}$后的观测时期和占据质量晕$\gtrsim 10^{14}~M_{\mathrm{\odot}}$今天。这些计算比现有方法的效率高出数千倍，是分析控制的，并提供了对早期快速生长的晕演化的物理见解。我们的约束合并树实现在http://github.com/galacticusorg/galacticus上公开提供。
2023-03-23 astro-ph.CO astro-ph.GA
A comparison of pre-existing $Λ$CDM predictions with the abundance of {\it JWST} galaxies at high redshift
针对JWST观测到的z≳12处大量明亮星系与ΛCDM模型的冲突问题，本研究对比Cowley等人2018年用galform模型的早期预测与JWST数据，发现z≈10以下吻合良好，z≳12需扩展模型考虑尘埃生长及金属丰度依赖，并揭示了高红移星系的演化路径与后代特性。
2024-11-25 astro-ph.CO astro-ph.GA
Cross Correlation of Pencil-Beam Galaxy Surveys and Line-Intensity Maps: An Application of the James Webb Space Telescope
本文建立了线强度映射实验与铅笔束星系巡天交叉相关的灵敏度预测形式体系，证明随机铅笔束分布与格点排列灵敏度相近，并展示JWST与SPHEREx类Lyα巡天结合可获约5的信噪比，而HERA因漂移扫描策略不适合此方法。
2023-07-10 astro-ph.CO astro-ph.GA
Feedback-Free Starbursts at Cosmic Dawn: Observable Predictions for JWST
本研究拓展标准宇宙学下的无反馈星暴（FFB）模型，推导宇宙黎明时期高红移亮星系的多项可观测预测，初步印证JWST观测到的亮星系超出现象，为后续定量对比提供依据。
2024-06-01 astro-ph.CO astro-ph.GA
Constraining the galaxy-halo connection at $z>10$ using the neighbors of UV-bright galaxies
Cosmic Dawn Center (DAWN)（宇宙黎明中心）；Niels Bohr Institute, University of Copenhagen（哥本哈根大学尼尔斯·玻尔研究所）
本文提出利用紫外亮星系邻居的距离约束$z>10$处星系-暗晕联系，发现随机性对解释高紫外光度至关重要，并预测了区分模型所需的观测条件。
2026-09-29 astro-ph.CO astro-ph.GA
Signatures of Exploding Supermassive PopIII Stars at High Redshift in JWST, EUCLID and Roman Space Telescope
Max Planck Institute for Gravitational Physics (Albert Einstein Institute)（马克斯·普朗克引力物理研究所（爱因斯坦研究所））；Institute for Cosmic Ray Research, The University of Tokyo（东京大学宇宙射线研究所）；Center for Gravitational Physics and Quantum Information, Yukawa Institute for Theoretical Physics, Kyoto University（京都大学汤川理论物理中心引力物理与量子信息研究中心）；Frontier Research Institute for Interdisciplinary Sciences, Tohoku University（东北大学前沿交叉科学研究所）；Astronomical Institute, Graduate School of Science, Tohoku University（东北大学理学研究科天文学系）
研究通过半解析模型分析高红移下SMS爆炸特征，利用JWST、EUCLID和RST探测SMS爆炸，揭示其光变曲线和观测潜力。
2025-07-21 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Serendipitous detection of the dusty Type IIL SN 1980K with JWST/MIRI
本研究利用JWST/MIRI偶然观测到近邻星系中爆炸40余年的IIL型超新星SN 1980K，通过多波段成像与光谱拟合分析其尘埃质量、温度与成分，为研究超新星过渡阶段及星周环境提供了关键观测证据。
2023-10-05 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
Can an Anti-de Sitter Vacuum in the Dark Energy Sector Explain JWST High-Redshift Galaxy and Reionization Observations?
National Centre for Radio Astrophysics, Tata Institute of Fundamental Research（塔塔基础研究所射电天体物理国家中心）；Jamia Millia Islamia（贾米娅米利亚伊斯兰大学）；Korea Astronomy and Space Science Institute（韩国天文与空间科学研究院）
本文探讨了暗能量领域反德西特真空对高红移星系观测的解释能力，发现其无法单独解决星系过剩问题，需结合天体物理性质演变。
2026-02-06 astro-ph.CO astro-ph.GA
UV Luminosity Functions from HST and JWST: A Possible Resolution to the High-Redshift Galaxy Abundance Puzzle and Implications for Cosmic Strings
McGill University（麦吉尔大学）；The University of Texas at Austin（德克萨斯大学奥斯汀分校）；Cosmic Frontier Center, The University of Texas at Austin（德克萨斯大学奥斯汀分校宇宙前沿中心）；Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；Center for Theoretical Physics, A Leinweber Institute, Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院莱因韦伯理论物理中心）
研究利用半解析代码Zeus21整合宇宙弦来预测紫外光度函数，探讨恒星形成天体物理学与宇宙弦现象学参数简并，发现宇宙弦可解释高红移星系丰度，还给出弦张力新上限。
2026-07-07 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
