基于 HST 遗留数据揭示的 z=0-10 约 190,000 个星系的形态 I. 尺寸演化

我们呈现了从 z=0-10 约 190,000 个星系的 HST 样本得到的星系有效半径 r_e 的红移演化。我们的 HST 样本由来自 3D-HST+CANDELS 星表的 z=0-6 的 176,152 个测光红移(photo-z)星系，以及在 CANDELS、HUDF09/12 和 HFF 平行场中证认的 z=4-10 的 10,454 个 LBG 组成，提供了迄今用于星系尺寸演化研究的最大数据集。我们在 z=0-10 的宽红移范围内以相同技术推导 r_e，评估了光学到紫外的形态 K 修正、photo-z 星系与 LBG 的选择偏倚以及宇宙学表面亮度变暗效应。我们发现给定光度下的 r_e 值朝高红移显著减小，与统计选择无关。对于恒星形成星系，尺寸-光度关系的幂律斜率与中位 Sersic 指数 (n~1.5) 没有演化。此外，r_e 分布能很好地由对数正态函数表示，其标准差 \sigma_{\ln{r_e}} 在 \sigma_{\ln{r_e}}~0.45-0.75 范围内未显示显著演化。我们根据 r_e 测量值与从丰度匹配研究估计的暗物质晕质量计算了恒星-晕尺寸比，并在 z=0-8 得到近乎恒定的值 r_e/r_vir=1.0-3.5%。r_e 分布形状+标准差、恒定的 r_e/r_vir 以及 n~1.5 相结合，暗示出一种图像：典型的高红移恒星形成星系在 z~0-6 的宇宙时间内具有动力学与形态学意义上的盘状恒星成分。如果高红移恒星形成星系确实由盘主导，则 r_e/r_vir 值与盘形成模型表明，由宿主晕归一化的盘比角动量为 j_d/m_d=0.5-1。这些是星系主要恒星成分的统计结果，而成块子成分的详细研究在论文 II 中给出。