星系光度函数

假设你对宇宙中一大片区域里所有星系做一次公正的普查，并问一个简单的问题：有多少是亮的，多少是暗的，多少居中？把每个光度上的星系数目画出来，答案就是星系光度函数——一座关于星系的“人口金字塔”。

答案有一个特征性的形状，可由一个叫谢克特函数（Schechter function）的公式很好地描述。暗弱、低光度的星系数量极多——矮星系远多于巨星系——而且它们的数目朝着暗端不断上升。但朝着亮端，计数急剧下跌：高于某个特征光度（称为 L-star，即曲线的“膝部”，大致是银河系那样星系的光度）之后，星系迅速变得稀少，真正的巨型星系极其罕见。所以宇宙造出了极多的小星系，却只有寥寥几个庞然大物。

光度函数之所以重要，是因为它的形状是对星系形成理论的直接检验。亮端陡峭的截断，以及暗端比预期更平缓的上升，都是关于反馈的线索：来自超新星和恒星风的能量压制了小星系中的恒星形成，而来自超大质量黑洞（活动核）的反馈则给最大星系的成长设了上限。让预言的光度函数与观测的相符——以及它的“表亲”恒星质量函数——是任何成功的星系演化模型都必须通过的关键基准之一，它还能用于统计宇宙中光与恒星质量的总量。