红移约2处大质量星系的结构演化

我们展示了在 3D-HST/CANDELS 的 UDS 和 GOODS-S 天区中，对 85 个红移 z=1.9-2.6、恒星质量选样的的大质量（$M_\mathrm{star}>10^{11}~M_\odot$）恒星形成星系（SFGs）进行的 0.2角秒分辨率阿塔卡马大型毫米波/亚毫米波阵列（ALMA）870 $\mu$m 观测。我们测量了其中 62 个大质量 SFGs 的静止帧远红外（FIR）辐射有效半径。它们的 FIR 尺寸分布范围很广，从 $R_\mathrm{e,FIR}=$0.4 kpc 到 $R_\mathrm{e,FIR}=$6 kpc。FIR 辐射的有效半径比光学辐射有效半径小 2.3$^{+1.9}_{-1.0}$ 倍，比半质量半径小 1.9$^{+1.9}_{-1.0}$ 倍。即便考虑潜在的延展成分，FIR 尺寸也仅变化约10%。通过结合 FIR 与光学辐射的空间分布，我们研究了星系如何改变光学辐射有效半径及半径 1 kpc 内的恒星质量 $M_\mathrm{1kpc}$。若当前的恒星形成活动及其空间分布得以维持，这种致密星暴会在 300 Myr 内将大多数大质量 SFGs 置于红移~2 处宁静星系（QGs）的质量—尺寸关系上。我们还发现，在 300 Myr 内，约38%的大质量 SFGs 可达到 $M_\mathrm{1kpc}=10^{10.5}~M_\odot$ 的中心质量，这大致处于大质量 SFGs 与 QGs 的边界。这些结果暗示了一种由外向内转变的情形：更延展的盘中心通过耗散性盘内流入形成致密核。ALMA 870 $\mu$m 与 JWST 3-4 $\mu$m 的同步观测将明确验证该情形。