High-redshift JWST predictions from IllustrisTNG: dust modelling and galaxy luminosity functions
High-redshift JWST predictions from IllustrisTNG: dust modelling and galaxy luminosity functions
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IllustrisTNG 的高红移 JWST 预测：尘埃建模和星系光度函数
DOI：
10.1093/mnras/staa137
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发表时间：
2020
影响因子：
4.8
通讯作者：
Torrey, Paul
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Vogelsberger, Mark;Nelson, Dylan;Pillepich, Annalisa;Shen, Xuejian;Marinacci, Federico;Springel, Volker;Pakmor, Rüdiger;Tacchella, Sandro;Weinberger, Rainer;Torrey, Paul
詹姆斯·韦伯太空望远镜承诺将彻底改变我们对早期宇宙的理解，将其即将到来的观测与Λ冷暗物质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IllustrisTNG模拟套件的大动态范围，TNG50，TNG100和TNG300，从z=2到z=10推导出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来确定静止框架紫外线(UV)和视宽NIRCam波段的星系光度函数。我们最详细的尘埃模型是基于连续介质蒙特卡罗辐射传输计算，使用观测校准的尘埃属性。这一定标结果限制了尘埃衰减归一化的红移演化和尘埃与金属的比率，与大多数以前的理论研究相比，产生了更强的衰减归一化红移演化。总体而言，我们发现静止帧UV光度函数与所有红移的观测数据之间有很好的一致性，也超出了用于尘埃模型校准的区域。此外，我们还恢复了观测到的高红移(z=4-6)UV光度与恒星质量的关系，H α与恒星形成速率的关系，以及z=2时的H α光度函数。亮端(−>；MUV 19.5)的累积星系数密度与观测数据一致。对于F200WNIRCam波段，我们预测JWST将在NIRCam视场内探测到信噪比为10(5)的∼80(∼200)星系，总曝光时间在红移范围Ez=8±0.5。这些数字降至∼10(∼40)，曝光时间为。
TheJames Webb Space Telescope(JWST) promises to revolutionize our understanding of the early Universe, and contrasting its upcoming observations with predictions of the Λ cold dark matter model requires detailed theoretical forecasts. Here, we exploit the large dynamic range of the IllustrisTNG simulation suite, TNG50, TNG100, and TNG300, to derive multiband galaxy luminosity functions fromz= 2 toz= 10. We put particular emphasis on the exploration of different dust attenuation models to determine galaxy luminosity functions for the rest-frame ultraviolet (UV), and apparent wide NIRCam bands. Our most detailed dust model is based on continuum Monte Carlo radiative transfer calculations employing observationally calibrated dust properties. This calibration results in constraints on the redshift evolution of the dust attenuation normalization and dust-to-metal ratios yielding a stronger redshift evolution of the attenuation normalization compared to most previous theoretical studies. Overall we find good agreement between the rest-frame UV luminosity functions and observational data for all redshifts, also beyond the regimes used for the dust model calibrations. Furthermore, we also recover the observed high-redshift (z= 4–6) UV luminosity versus stellar mass relation, the H α versus star formation rate relation, and the H α luminosity function atz= 2. The bright end (MUV> −19.5) cumulative galaxy number densities are consistent with observational data. For theF200WNIRCam band, we predict thatJWSTwill detect ∼80 (∼200) galaxies with a signal-to-noise ratio of 10 (5) within the NIRCam field of view,, for a total exposure time ofin the redshift rangez= 8 ± 0.5. These numbers drop to ∼10 (∼40) for an exposure time of.
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K. Dolag;S. Borgani;S. Borgani;S. Borgani;G. Murante;V. Springel
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--
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Kereš, Dušan