z ~ 1.5–3.0 处恒星形成星系的质量–半径关系

我们展示了哈勃空间望远镜 (HST) WFC3/IR 对红移范围 1.5 < z < 3.0 内恒星形成星系巡天的早期结果。该巡天完成后将包含 42 个轨道的 F160W 成像，分布于指向亮背景类星体视线方向上的 10 个巡天场，覆盖 65 平方角分，深度达 27.9 AB 星等，点扩散函数半高全宽为 0.18 角秒。本文利用其中部分场，对一个星等限定、光谱证认的 102 个恒星形成星系样本（<SFR> ~ 30 M☉/yr，恒星质量 M* ~ 10^{10} M☉），探索星系恒星质量–半径关系的演化。尽管这些星系的光度轮廓常呈不规则、多成分形态，但通常可用 Sérsic 指数 n ~ 1 的轮廓描述最亮成分。最亮成分的圆化半光半径 r_e 平均为 <r_e> = 1.66 ± 0.79 kpc（即约为同等恒星质量的本地晚型星系大小的 50–70%），与近期纳入恒星形成区强反馈的理论模型一致。平均半光半径随恒星质量增大而增大，且在固定恒星质量下随宇宙时演化，大致按 ~ (1+z)^{-1.42} 变化，表明高红移恒星形成星系可能在红移 z ~ 1 时演化到本地恒星质量–半径关系上。