大尺寸盘状星系：在大爆炸后两十亿年
星系天体物理
2025-03-21 v1
摘要
观测表明，在宇宙诞生后的前几个十亿年中，星系盘结构已经基本形成。迄今为止检测到的早期盘状星系，通常在红移 z~3 时的半光半径约为 3 千太阳体积，星质量约为 10^11 太阳质量，远小于当今类似星质量的盘状星系，符合当前星系模型的预期。本文报道了在红移 z=3.25（即大爆炸后仅 20 亿年）发现的一个巨型盘状星系，其半光半径为 9.6 千太阳体，星质量为 3.7^+2.6_-2.2×10^11 太阳质量。这一星系的尺寸超过了该时期其他任何动力学确认的盘状星系，亦与当今最大盘状星系在尺寸和质量方面相当。JWST 成像与光谱揭示了其螺旋结构，并表明其旋转速度符合当地的 Tully-Fisher 关系。多波段观测显示，该星系位于异常密集的环境中，星系数密度是宇宙平均值的十倍以上，且合并活动频繁。发现此类巨型盘状星系表明，在早期宇宙的稠密环境中，大尺寸盘状星系的形成具有有利的物理条件，可能包括高效吸积携带一致角动量的气体，以及来自异常气体丰富前体星系的非破坏性合并。
引用
@article{arxiv.2409.17956,
title = {A Giant Disk Galaxy Two Billion Years After The Big Bang},
author = {Weichen Wang and Sebastiano Cantalupo and Antonio Pensabene and Marta Galbiati and Andrea Travascio and Charles C. Steidel and Michael V. Maseda and Gabriele Pezzulli and Stephanie de Beer and Matteo Fossati and Michele Fumagalli and Sofia G. Gallego and Titouan Lazeyras and Ruari Mackenzie and Jorryt Matthee and Themiya Nanayakkara and Giada Quadri},
journal= {arXiv preprint arXiv:2409.17956},
year = {2025}
}
备注
22 pages, 11 figures; submitted