使用 Keck/MOSFIRE 测量 z=7.730 处明亮莱曼断裂星系的光谱红移

我们使用 Keck/MOSFIRE 测量了一个极亮莱曼断裂星系在 $z=7.7302 \pm 0.0006$ 处的光谱红移。该源在 EGS 场中通过测光预选为可靠的 $z\sim8$ 候选体，其 $H=25.0$ mag，基于光学波段未探测到以及由高等效宽度 [OIII]+H$\beta$ 谱线发射驱动的极红的 Spitzer/IRAC [3.6]-[4.5] 宽带颜色。Ly$\alpha$ 谱线在 6.1 $\sigma$ 处被可靠探测到，并显示出不对称轮廓，这与嵌入在接近宇宙再电离 Planck 峰值处相对中性星际介质中的星系预期一致。该谱线具有静止系等效宽度 $EW_0=21 \pm 4$ \AA，且展宽达 $V_{FWHM}=360^{+90}_{-70}$ km/s。该源可能是整个 CANDELS 和 BoRG/HIPPIES 巡天中最亮且质量最大的 $z\sim8$ 莱曼断裂星系，在 Big Bang 后仅 650 Myr 时已组装了 $10^{9.9 \pm 0.2}$ $M_\odot$ 的恒星。该光谱红移测量创下了星系红移的新纪录。这使得能够对恒星质量、恒星形成率、形成时期以及 [OIII]+H$\beta$ 谱线总等效宽度进行可靠约束。该红移证实了 IRAC [4.5] 测光极有可能由谱线发射主导，其 $EW_0$(OIII+H$\beta$)=$720^{+180}_{-150}$ \AA。因此，这一探测进一步证明了极端的静止系光学发射线是早期星系的普遍特征，预示着未来使用 JWST 以及随后的 ELT 进行红外光谱观测将实现非常高效的光谱后续跟进。