红移 4.9 处一个大质量宁静星系的高效形成

在确立的结构形成框架内，星系起源于恒星质量较低的系统，并逐渐成长为质量大得多的星系。近期观测表明，在宇宙最初的十亿年内存在大质量星系，这似乎对该模型构成了挑战，因为此类星系需要将重子极为高效地转化为恒星。这一时期更大的挑战在于，存在已经停止形成恒星的大质量星系。然而，由于测光巡天的波长采样较为粗糙，对早期大质量宁静星系的可靠探测一直颇具挑战。在此，我们报告利用 James Webb Space Telescope 对红移 $z=4.90$（即大爆炸后 12 亿年）的宁静星系 RUBIES-EGS-QG-1 进行了光谱确认。光谱中深度的恒星吸收特征表明，该星系 $10^{11}\,M_\odot$ 的恒星质量（其气体运动学所暗示的质量也证实了这一点）是在一次短暂的 $200\,$Myr 恒星形成暴中形成的，此后恒星形成活动迅速且持续地下降。根据目前的星系形成模型，具有如此快速恒星质量增长和早期淬灭的系统极为罕见，在 JWST 进行光谱探测的小天区内合理出现的可能性极低。相反，RUBIES-EGS-QG-1 的发现表明，早期大质量宁静星系可以比目前假设的更早被淬灭，或者能更高效地耗尽可用于恒星形成的气体。