底重初始质量函数揭示早期星系中的隐藏质量
星系天体物理
2026-01-29 v1
摘要
JWST观测揭示，大质量星系的形成和演化速度远超星系形成模型的预测，其中许多星系在约120亿年前就已积累了大量的恒星质量[1-7]。然而，遥远星系的质量具有高度不确定性，因为它们假设恒星诞生质量的分布（初始质量函数[IMF]）与银河系（MW）中的相似。具体而言，构成恒星质量主体的低质量恒星的贡献并未被直接观测到，而是基于对银河系IMF的外推推断而来。在此，我们提供了对局域宇宙之外IMF的首次稳健测量。利用来自雄心勃勃的JWST-IMFERNO项目中9个z~0.7处大质量、宁静星系的超深光谱，并结合LEGA-C[8]的深光谱将其延伸至更蓝的波长，我们发现这些遥远星系拥有过多的低质量恒星。换言之，它们的IMF比银河系更具底重性。对于最古老的两个星系——它们是JWST“不可能早期”星系的直接后代——底重IMF使其恒星质量增加了3-4倍。这些星系因此加剧了与星系形成模型之间的张力。
引用
@article{arxiv.2601.20864,
title = {Bottom-heavy initial mass functions reveal hidden mass in early galaxies},
author = {Chloe M. Cheng and Martje Slob and Mariska Kriek and Aliza G. Beverage and Pieter G. van Dokkum and Rachel Bezanson and Gabriel Brammer and Charlie Conroy and Anna de Graaff and Elham Eftekhari and Robert Feldmann and Wout M. Goesaert and Meng Gu and Joel Leja and Brian Lorenz and Pavel E. Mancera Piña and Ignacio Martín-Navarro and Andrew B. Newman and Sedona H. Price and Alice E. Shapley and Piyush Sharda and Katherine A. Suess and Arjen van der Wel and Daniel R. Weisz},
journal= {arXiv preprint arXiv:2601.20864},
year = {2026}
}
备注
29 pages, 7 figures, under peer review at Nature Astronomy