La fonction de luminosité ultraviolette (UV) des galaxies avant l'époque de la réionisation

RÉSUMÉ Nous présentons un modèle pour l'évolution de la fonction de luminosité ultraviolette (UV) des galaxies (LF) à travers le temps cosmique, où la formation des étoiles est liée à l'assemblage des halos de matière noire sous l'hypothèse d'une efficacité dépendante de la masse, mais indépendante du décalage vers le rouge. Nous introduisons un nouveau traitement auto-consistant de l'histoire de formation des étoiles dans les halos, ce qui nous permet de faire des prévisions à z > 10 (temps de retour ≲500 Myr), lorsque la croissance est rapide. Avec une calibration à un seul décalage vers le rouge pour fixer le rapport masse stellaire à masse de halo, et sans autres degrés de liberté, notre modèle capture l'évolution de la LF UV sur toutes les observations disponibles (0 ≲ z ≲ 10). La chute significative de la densité de luminosité des galaxies actuellement détectables au-delà de z ∼ 8 s'explique par un transfert de la formation des étoiles vers des galaxies moins massives et plus faibles. En supposant que la formation des étoiles se déroule jusqu'aux halos de refroidissement atomique, nous déduisons une profondeur optique de réionisation pleinement cohérente avec la dernière mesure de Planck, impliquant que l'univers est entièrement réionisé à En outre, notre modèle produit naturellement des histoires de formation des étoiles en hausse fluide pour les galaxies avec L ≲ L * en accord avec les observations et les simulations hydrodynamiques. Avant l'époque de réionisation à z > 10, nous prédisons que la LF restera bien décrite par une fonction de Schechter, mais avec une pente de fin faible de plus en plus raide (α ∼ −3,5 à z ∼ 16). Enfin, nous construisons des prévisions pour les enquêtes avec le télescope spatial James Webb (JWST) et le télescope d'enquête infrarouge à grand champ (WFIRST) et prédisons que des galaxies jusqu'à z ∼ 14 seront observées. Les galaxies à z > 15 seront probablement accessibles au JWST et au WFIRST uniquement grâce à l'assistance de la magnification par lentille forte.