JWST 场中星系的形态：星系形态的初始分布与演化

Horizon Run（HR5）宇宙学模拟的一项近期研究预测，在 $\Lambda$CDM 宇宙中，宇宙早晨（$10\gtrsim z\gtrsim 4$）中 ${\rm log}~M_{\ast}/M_{\odot}\lesssim 10$ 的星系主要由盘状形态主导，这由初始物质涨落中的潮汐扭矩驱动。为了与观测进行直接比较，我们利用公开发布场地的深场 JWST/NIRCam 图像，包括 NEP-TDF、NGDEEP、CEERS、COSMOS、UDS 和 SMACS J0723$-$7327，识别出总计约 $19,000$ 个在 $z=0.6-8.0$ 处 ${\rm log}~M_{\ast}/M_{\odot}>9$ 的 James Webb Space Telescope（JWST）星系。我们估计了它们的恒星质量和测光红移，其红移离散度为 $\sigma_{\rm NMAD}=0.009$，异常值比例仅约 $6\%$。我们应用与 HR5 研究中使用的相同标准，将星系分为三种形态类型：“盘状”、“球状”和“不规则状”。JWST 星系的形态分布表明，在所有红移范围内盘状星系占 $60-70\%$。然而，在高质量区间（${\rm log}~M_{\ast}/M_{\odot}\gtrsim11$），球状形态成为主导类型。这意味着星系的质量增长伴随着从盘状到球状的形态转变。不规则星系的比例在所有质量和红移下约为 20\% 或更少。所有形态分布趋势在六个 JWST 场地中均一致发现。这些结果与 HR5 模拟的结果高度吻合，特别证实了宇宙早晨和中午小质量盘状星系的普遍性。