Evolución de metal y polvo en galaxias ALMA REBELS: perspectivas para futuras observaciones con JWST

RESUMEN Las observaciones del Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) revelaron la presencia de cantidades significativas de polvo en el primer Gyr del tiempo cósmico. Sin embargo, la imagen del acumulamiento de metales y polvo sigue siendo muy incierta debido a la falta de restricciones sobre la metallicidad. JWST ha comenzado a revelar el contenido de metales de objetivos de alto corrimiento al rojo, lo que puede llevar a restricciones más firmes sobre la evolución de galaxias polvorientas a altos corrimientos al rojo. En este trabajo, utilizamos modelos detallados de evolución química y de polvo para explorar la evolución de galaxias dentro de la encuesta ALMA Reionization Era Bright Emission Line Survey (REBELS), probando diferentes escenarios de metallicidad que podrían inferirse de observaciones de JWST. En los modelos, rastreamos la acumulación de masa estelar utilizando historias de formación estelar no paramétricas para las galaxias REBELS. Se simulan diferentes escenarios para la evolución de metales y polvo permitiendo diferentes prescripciones para los flujos de gas y los procesos de polvo. Las salidas del modelo se comparan con relaciones de escalado de polvo medidas, empleando calibraciones dependientes de metálica para la masa de gas basada en la línea C ii de 158 μm. Independientemente del contenido de metales de las galaxias, no encontramos necesidad de prescripciones extremas de polvo para explicar las masas de polvo reveladas por ALMA. Sin embargo, diferentes niveles de enriquecimiento metálico llevarán a diferentes mecanismos de producción de polvo dominantes, siendo la producción de polvo estelar dominante sobre otros procesos de polvo del medio interestelar solo en el caso pobre en metales. Esto señala cómo las mediciones de metallicidad de JWST mejorarán significativamente nuestra comprensión del acumulamiento de polvo en galaxias de alto corrimiento al rojo. También mostramos que los modelos tienen dificultades para reproducir observables como las proporciones de polvo a gas y polvo a estelar simultáneamente, lo que puede indicar una sobreestimación de la masa de gas a través de las calibraciones actuales, especialmente a altas metallicidades.