[論文レビュー] Identification and properties of intense star-forming galaxies at redshifts z>10

Brant Robertson, Sandro Tacchella+54 more|arXiv (Cornell University)|Dec 8, 2022

Astrophysics and Star Formation Studies参考文献 68被引用数 20

ひとこと要約

本論文は JWST/JADES NIRCam 視像画像において z~10–13 の4つの銀河を特定し、補足研究で z>12 の系が分光学的に確認され、コンパクトで若い星形成を持つ星形成活性が急速に見られることを示しています。

ABSTRACT

Surveys with James Webb Space Telescope (JWST) have discovered candidate galaxies in the first 400 Myr of cosmic time. Preliminary indications have suggested these candidate galaxies may be more massive and abundant than previously thought. However, without confirmed distances, their inferred properties remain uncertain. Here we identify four galaxies located in the JWST Advanced Deep Extragalactic Survey (JADES) Near-Infrared Camera (NIRCam) imaging with photometric redshifts z~10-13. These galaxies include the first redshift z>12 systems discovered with distances spectroscopically confirmed by JWST in a companion paper. Using stellar population modelling, we find the galaxies typically contain a hundred million solar masses in stars, in stellar populations that are less than one hundred million years old. The moderate star formation rates and compact sizes suggest elevated star formation rate surface densities, a key indicator of their formation pathways. Taken together, these measurements show that the first galaxies contributing to cosmic reionisation formed rapidly and with intense internal radiation fields.

研究の動機と目的

• 初期の宇宙時間の最初の400 Myr における銀河形成の研究を動機づける。
• JWST/NIRCam 視覚像から robust photometric redshifts を持つ z~10–13 銀河を同定する。
• 再電離への寄与を評価するため、星形成歴と星形成特性を特徴づける。
• 補足研究の分光学的に確認された z>12 系と性質を比較する。

提案手法

• JWST/NIRCam データを用いたフォトメトリック赤方偏差の推定。
• 星形成史モデリングにより恒星質量、年齢、星形成率を推定。
• 視覚像からサイズを推定しコンパクト性と表面密度を評価。
• 結果を統合して形成経路と放射場強度を推定する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 JWST/JADES で特定された z>10 銀河候補の性質（質量、年齢、SFR、サイズ）はどのようなものか。
• RQ2 これらの銀河は初期の急速な成長を示唆する高い星形成率表面密度を示すか。
• RQ3 フォトメトリックに推定された性質は分光学的に確認された z>12 系とどう比較されるか。
• RQ4 これらの性質は宇宙の再電離におけるそのような銀河の役割を何を示唆するか。

主な発見

• JWST/JADES NIRCam 視覚像で z~10–13 のフォト赤方偏差を持つ4つの銀河が特定される。
• 銀河は典型的に約 1e8 solar masses の恒星を含み、年齢は <1e8 年より若い。
• 適度な星形成率とコンパクトなサイズを示し、星形成率表面密度が高いことを意味する。
• 最高赤方偏移系 (z>12) の分光学的確認を補足論文が提供する。
• 結果は初期の銀河における急速な形成と内部放射場が強い光景を支持する。