星系光度函數

假設你對宇宙中一大片區域裡所有星系做一次公正的普查，並問一個簡單的問題：有多少是亮的，多少是暗的，多少居中？把每個光度上的星系數目畫出來，答案就是星系光度函數——一座關於星系的「人口金字塔」。

答案有一個特徵性的形狀，可由一個叫謝克特函數（Schechter function）的公式很好地描述。暗弱、低光度的星系數量極多——矮星系遠多於巨星系——而且它們的數目朝著暗端不斷上升。但朝著亮端，計數急劇下跌：高於某個特徵光度（稱為 L-star，即曲線的「膝部」，大致是銀河系那樣星系的光度）之後，星系迅速變得稀少，真正的巨型星系極其罕見。所以宇宙造出了極多的小星系，卻只有寥寥幾個龐然大物。

光度函數之所以重要，是因為它的形狀是對星系形成理論的直接檢驗。亮端陡峭的截斷，以及暗端比預期更平緩的上升，都是關於反饋的線索：來自超新星和恆星風的能量壓制了小星系中的恆星形成，而來自超大質量黑洞（活動核）的反饋則給最大星系的成長設了上限。讓預言的光度函數與觀測的相符——以及它的「表親」恆星質量函數——是任何成功的星系演化模型都必須通過的關鍵基準之一，它還能用於統計宇宙中光與恆星質量的總量。