红移 $z \sim 6-8$ 星系中的气相金属丰度梯度

研究高红移星系的气相金属丰度及其空间分布，对于理解早期宇宙中星系的形成与演化过程至关重要。本文利用 JWST NIRSpec IFU 低分辨率 ($R\sim100$) 光谱观测，研究了三个红移 $z\sim6-8$ 的星系系统——A2744-YD4、BDF-3299 和 COSMOS24108——的空间分辨金属丰度。这些是目前已探测到金属丰度梯度的最高红移源之一。每个系统都包含数个在数 kpc 范围内处于并合过程中的空间成分，这些成分通过静止系紫外和光学恒星连续谱以及电离气体发射线图识别。这些源的性质具有异质性，其恒星质量 log($M_*/M_\odot) \sim 7.6-9.3$，恒星形成率 (SFR) $\sim1-15$ $M_\odot$ yr$^{-1}$，气相金属丰度 12+log(O/H) $\sim 7.7-8.3$，且在每个系统内部表现出较大的弥散。它们的性质总体上与迄今最高红移样本 ($z\sim3-10$) 一致，尽管 A2744-YD4 和 COSMOS24108 中的源处于 $z\sim3-10$ 源定义的质量-金属丰度关系 (MZR) 的高端。此外，本研究中的目标遵循大多数宇宙学模拟预测的 $z\sim 6-8$ 处 MZR 的斜率。各系统主源的气相金属丰度梯度与平坦分布一致。平坦的金属丰度梯度被认为源于星系尺度的气体混合过程，例如并合或由强烈恒星反馈驱动的星系外流和超新星风，这些过程会抹平星系中形成的任何梯度。$z\sim6-8$ 处平坦梯度的存在也对宇宙学模拟和化学演化模型施加了重要约束，这些模型对金属丰度梯度宇宙学演化的预测差异显著，但迄今为止大多局限于 $z<3$。