中国科大揭示星系尺度增长过程

中国科学技术大学天文学系王恩赐研究团队，利用JWST的多波段数据，测量了不同波段星系的大小，并构建出了星系的大小随时间的增长路径。他们发现星系的质量决定了星系大小的增长模式，大质量恒星形成星系在质量-尺度图上沿着斜率更大的路径演化。 该工作发表于国际期刊《Astrophysical Journal》上，第一作者为天文系研究生贾澄。

星系可分为恒星形成星系和恒星形成停止的星系，前者主要依靠其自身形成恒星促使其质量与尺度的增长。新形成的恒星如何分布将会影响其在质量-尺度图（mass-size diagram）上的演化趋势，而这一信息蕴含在星系多波段的图像当中。较短波段的图像往往体现星系中年轻恒星分布的信息，与之相对，较长波段则反映年老星族的信息。先前的工作发现，星系在短波的分布更延展，说明了年轻的恒星相对于年老星族分布的更延展，支持星系“inside-out”形成图景。同时，通过对比星系的大小随着波长的变化，可以定量的刻画这一过程。

该研究团队首先研究了星系尺寸随静止波长的关系，指出在可见光到近红外范围内，星系大小随波长变长而逐渐减小，同时发现影响星系尺寸随波长变化幅度的最重要的物理量是其恒星总质量。

星系在给定的静止系波长下，星系的大小随红移减小和质量的增大而增大，并且可以用幂律的形式很好地描述这一关系。该团队研究了在0.45微米和1.0微米两个静止系波长处，星系尺寸随红移与恒星质量的变化，并利用其分别示踪年轻与年老星族的分布。结合恒星形成星系的主序，他们给出了星系从高红移演化到低红移在质量-尺度图上的路径。

该研究发现，星系在质量-尺度图上演化的趋势与短波-长波大小的比值成很强的正相关关系，证实星系的多波段信息蕴含了星系增长历史的信息。该工作首次利用多波段图像数据，定量的刻画星系“inside-out”增长模式，发现星系质量的主导作用；并构建了研究星系尺度增长的新思路，在未来国内外的图像巡天中具有广泛应用前景。