JWST EXCELS 调查：$2 < z < 8$ 范围内气相金属丰度演化

我们报告了来自JWST/EXCELS调查中 $2 < z < 8$ 区间 $65$ 颗星形成星系的气相质量-金属度关系 (MZR) 和基本金属度关系 (FMR) 的分析。我们使用针对EXCELS样本显式测试的强线标定法计算气相金属度 ($12 + \log(\rm O/H)$)，并为 $19$ 颗星系报告直接法金属度。样本覆盖 $8.1<\log(\rm M_\star/M_\odot)<10.3$ 和 $0<\log(\rm SFR/M_\odot \, yr^{-1})<2$，与相同红移范围内的主序星系一致。我们在 $2<z<4$ ($\langle z \rangle = 3.2$) 和 $4<z<8$ ($\langle z \rangle = 5.5$) 均发现明确的MZR，斜率一致且归一化轻微演化约为 $0.1$ dex，符合模拟和近期观测的趋势。我们的结果显示早期宇宙中快速的气相富集；在约 $15$ 百分之一宇宙时间内 ($z \simeq 3$) 的星系富集至 $z=0$ 同等质量星系金属度的约 $40$ 百分之一。我们发现SFR在MZR散度中可能存在依赖性，尽管结果尚不确定，凸显需要更大规模的高红移样本的重要性。与局部FMR的比较显示，$z > 3$ 其他研究中一致的偏移。我们讨论了此偏移的潜在驱动因素，指出高红移样本的物理属性与用于定义 $z=0$ FMR的局部样本显著不同。我们的结果确认，与局部FMR所基于的平衡条件不一致的，在高红移常见的低质量、高比值星形成率星系，凸显了早期宇宙时代的快速化学富集。