极贫金属、恒星形成星系Leo P中的分子氢

詹姆斯·韦伯空间望远镜（JWST）揭示了早期宇宙中出乎意料的快速星系组装过程，这与恒星和星系形成模型存在张力。在早期星系典型的气体条件下，特别是其低重元素（金属）和尘埃丰度下，恒星形成过程尚不清楚。一些模型预测在低金属丰度下恒星在原子气体中形成，这与在较高金属丰度星系中观测到的在分子气体中形成恒星相反。为了理解早期时期极高的恒星形成率，有必要确定分子气体形成是否构成了恒星形成的瓶颈，或者即使在极低金属丰度下它也很充足。尽管进行了反复搜寻，尚未在任何金属丰度低于太阳7\%的星系中观测到恒星形成的分子气体，使得恒星如何在更低金属丰度下形成的问题尚未解决。在此，我们报告利用JWST上的MIRI-MRS仪器，在邻近的、金属丰度为太阳3\%的星系Leo P的恒星形成区中，探测到了来自分子氢的转动激发发射。这些观测设定了Leo P分子气体含量的下限，并且结合我们对该星系深度搜寻所得的一氧化碳排放上限，表明在极低金属丰度下，与传统观测示踪剂相比，MIRI-MRS对更小质量的分子气体敏感。这一发现将纯原子气体可能为恒星形成提供燃料的最大金属丰度下限降低了2倍，为早期宇宙的恒星形成模型提供了至关重要的经验指导。