早期宇宙中一群占主导的光学不可见大质量星系

我们对前二十亿年（对应红移 z > 3）宇宙恒星形成史的认知主要基于静止系紫外光下辨识出的星系。然而，这类星系已知会低估最质量星系的代表性，后者具有丰富尘埃含量和/或年老恒星种群。这引发了早期宇宙中大质量星系真实丰度与恒星形成率密度的问题。尽管近期已确认若干紫外不可见的大质量星系处于早期时期，其中多数属极端星暴，恒星形成率超过每年 1000 太阳质量，意味着它们不太可能代表大质量星系的主体种群。本文报道在 z > 3 处 39 个大质量恒星形成星系的亚毫米（波长 870um）探测，它们在从最深紫外到近红外的光谱区间内均不可见。其空间密度约为每立方兆秒差距 $2 \times 10^{-5}$（比极端星暴高两个数量级），恒星形成率为每年 200 太阳质量，这些星系代表了此前巡天遗漏的大质量星系主体种群。它们贡献的总恒星形成率密度比 z > 3 处同等质量紫外亮星系的大十倍。它们居于其红移处最质量的暗物质晕中，可能是当今大质量星系群与星系团中最大星系的祖星系。早期宇宙中如此之高丰度的大质量尘埃星系对我们理解大质量星系形成构成挑战。