红移4.658处的一个大质量宁静星系

宇宙历史最初十亿年间最早星系的极速组装，对我们理解星系形成物理提出了重大挑战。JWST的出现加剧了这一问题，它证实了早在最初几亿年就有大量星系存在。或许更令人惊讶的是，在某些星系中，这种初始的高效恒星形成迅速停止或淬灭，从而在宇宙大爆炸后仅15亿年便产生了大质量宁静星系。然而，由于其暗弱和偏红的颜色，了解这些极端宁静星系或确认更早时期是否存在此类星系极具挑战。本文报道利用JWST NIRSpec光谱确认的一个红移$z=4.658$、即宇宙大爆炸后仅12.5亿年的大质量宁静星系GS-9209。根据这些数据，我们推断其恒星质量为$M_* = 3.8\pm0.2\times10^{10}\ M_\odot$，该质量在该星系于$z=6.5^{+0.2}_{-0.5}$(当时宇宙年龄约8亿年)淬灭恒星形成活动之前，历经约200 Myr形成。基于光谱中宽H$\alpha$的存在以及高窄线[NII]/H$\alpha$比值，我们推断存在一个吸积中的超大质量黑洞，质量为$M_\bullet = 5\pm1\times10^{8}\ M_\odot$。这一相对于恒星质量较大的黑洞质量表明，活动星系核(AGN)反馈可能是该星系淬灭的原因。GS-9209也极为致密，有效半径$r_e=215\pm20$秒差距。该星系既可能是最高红移亚毫米波星系和类星体的后裔，也可能是最致密本地大质量星系古老核心的祖先。