JWST 揭示宇宙正午时期由核球主导的恒星形成星系

Hubble Space Telescope 成像显示，宇宙正午时期——即宇宙恒星形成历史的峰值——的大多数恒星形成星系表现为盘主导，这使得其静寂后代中致密核心的起源不甚明朗。借助 James Webb Space Telescope (JWST) 高达 5 {\mu}m 的高分辨率成像，我们现在能够绘制这些大质量星系在静止系近红外波段的发射，这更接近于恒星质量分布。我们在 CEERS 巡天中选出了 70 个满足 10$<$log(M)$<$12 且 1.5$<$z$<$3 的恒星形成星系，并比较它们在静止系光学波段与静止系近红外波段的形态。虽然这些星系中的大多数在 1.5 {\mu}m（静止系光学）成像中表现为盘主导，但它们在 4.4 {\mu}m（静止系近红外）波段看起来更倾向于核球主导。我们的分析揭示，在 z$\sim$2 的大质量恒星形成星系中，径向表面亮度轮廓显著变陡，在半径 $<$ 1 kpc 范围内，斜率从 1.5 {\mu}m 处的 $\sim$0.3/dex 增加到 4.4 {\mu}m 处的 $\sim$1.4/dex。此外，我们发现它们包含在中心 1 kpc 范围内的总通量在 F444W 中大约是 F150W 中的 7 倍。在静止光学发射中，星系的中心表面密度似乎是其处于猝灭状态还是恒星形成状态的最强指示因子。我们最显著的发现是，在更红的波长处，静寂星系与恒星形成星系之间的中心表面密度比从 $\sim$10 急剧下降至 $\sim$1。这表明与星系猝灭相关的高中心密度在恒星形成阶段就已经存在，从而对从恒星形成到静寂的转变提出了新的约束。