REBELS-25：在 z = 7.31 发现的 dynamically 冷盘状星系

我们报告了对 REBELS-25 的高分辨率（约0.14英寸 = 710 pc）ALMA [CII] 158$\mu$m 和尘埃连续光度的跟踪观测。该星系位于红移 $z=7.3065\pm0.0001$ 处，为 [CII]-亮 ($L_{\mathrm{[CII]}}=(1.7\pm0.2)\times 10^9 \mathrm{L_{\odot}}$) 的星际形成星系。这些高分辨率、高信噪比的观测使我们能够研究该质量巨大的 ($M_* = 8^{+4}_{-2} \times 10^9 \mathrm{M_{\odot}}$) 星际形成 (SFR$_{\mathrm{UV+IR}} = 199^{+101}_{-63} \mathrm{M_{\odot}} \mathrm{yr}^{-1}$) 星系在重化时代的亚千洛米尺度的形貌与运动学。通过对运动学进行建模，我们发现其速度分散较小 ($\bar{\sigma} = 33 \pm 9$ km s$^{-1}$)，且有序运动与随机运动的比例高 ($V_{\mathrm{rot, ~max}}/\bar{\sigma} = 11 ^{+8}_{-4}$)，表明 REBELS-25 为一个 dynamically 冷盘状星系。此外，我们发现 [CII] 分布符合近指数盘模型，Sérsic 指数 $n$ 为 $1.3 \pm 0.2$，并见证更复杂的非轴对称结构，暗示该星系在 [CII] 和尘埃连续光度中可能存在杠杆。与其他高空间分辨率的冷气体运动学研究比较，我们发现 dynamically 冷盘在高红移宇宙中出现的频率高于基于主流星系形成理论所预期的水平，这些理论通常预测在早期宇宙中更具湍动性和迄康-主导性的星系，作为合并活动、气体吸积以及更强反馈的结果。这种更高的旋转支撑程度似乎与最近的宇宙学模拟相符，这些模拟特别强调了冷离子化气体与温暖离子化气体探测器之间的差异，尤其是针对质量星系。我们因此表明，dynamically 稳定的盘状星系可以在大公初生之初的 700 万年后即可形成。