红移 z=3 处由超大质量黑洞反馈淬灭的一颗快速旋转后星暴星系

有确凿证据表明，宇宙中质量最大的星系因其中心超大质量黑洞（SMBH）的累积反馈而停止了恒星形成。然而，由于本地大质量星系在数十亿年前就已淬灭，其确切的淬灭机制尚不清楚。我们展示了 GS-10578 的 JWST/NIRSpec 积分视场光谱观测，这是一个位于红移 z=3.064 的静止大质量星系。由光谱我们推断该星系的恒星质量为 $M_*=1.6\pm0.2 \times 10^{11}$ MSun，动力学质量为 $M_{\rm dyn}=2.0\pm0.5 \times 10^{11}$ MSun。其一半的恒星质量形成于 z=3.7-4.6，该系统目前处于静止状态，当前恒星形成率 SFR<9 MSun/yr。我们探测到由 [OIII] 发射和 NaI 吸收示踪的电离气体与中性气体外流。外流速度达到 $v_{\rm out}\approx$1,000 km/s，与星系逃逸速度相当，且单靠恒星形成无法解释。GS-10578 寄居着一个活动星系核（AGN），证明这些外流源于 SMBH 反馈。电离相与中性相的外流率分别为 0.14-2.9 和 30-300 MSun/yr。中性外流率比 SFR 高十倍，因此这是喷射式 SMBH 反馈的直接证据，其质量加载能够通过迅速移除燃料而中断恒星形成。恒星运动学显示有序旋转，自旋参数 $\lambda_{Re}=0.62\pm0.07$，意味着 GS-10578 由旋转支撑。本研究为一颗大质量、近期淬灭星系中的喷射式 AGN 反馈提供了直接证据，从而阐明了 SMBH 如何淬灭其宿主星系。淬灭可以在不破坏恒星盘的情况下发生。