研究背景

为研究驱动星系演化的物理机制，研究星际介质的物理参数非常重要。当来自星系际介质的原始气体吸积到星系中时，它们会冷却并随后为恒星形成提供燃料。然而，强烈的恒星形成过程又会引发气体外流，这些反馈机制使星际介质的组成更加丰富，同时调节了冷却和吸积的过程。这些星际介质驱动的相互混合的过程同时通过各种复杂的物理活动影响星际介质的结构、动力学和化学组成。利用观测数据探测星际介质气体的性质（如温度、密度和电离态）及其在宇宙时间上的演化具有重要意义，而其中自由电子密度至关重要，因为它能反映直接联系星系演化的电离氢气体的密度和光致电离过程。

利用大质量星系团引力透镜测量更高红移星系中星际介质的电子密度

图一：[OII]流量比和比恒星形成率（sSFR）的关系，[SII]流量比和sSFR的关系，两者呈现微弱的负相关。

本研究在Abell 2744星系团附近观测到35个可测量电子密度的星系。利用大质量星系团造成的强引力透镜效应，我们观测到了更高红移处 (z～9) 星系的电子密度。我们分别考虑了各种可能的电子密度演化过程，在z>1时没有发现明显的红移演化趋势。若考虑恒星形成活动与电子密度的关系，通过[OII] 所测量的电子密度和比恒星形成率（sSFR）在1σ置信区间内与比恒星形成率呈微弱的负相关，而[SII]流量比则与sSFR没有显著相关性。样本数据还包括13个星系，其中[OII]和[SII]均可被测量。与在较低红移处的测量相反， [OII]和[SII]的电子密度测量值存在相当大的弥散，也许意味着在高红移星系中存在更复杂的气体环境。这项工作展示了JWST NIRSpec/MSA高分辨率光谱表征单个高红移星系中星际介质的详细物理性质的独特能力，同时为后续观测提供了潜在候选体。

该研究工作 https://arxiv.org/abs/2412.08382 已被The Astrophysical Journal Letters 接收。论文的第一作者为厦门大学天文学系博士生李思佳，合作者包含中国科学院大学天文学系王鑫副教授、加州大学戴维斯分校陈昱光博士、厦门大学天文学系于浩然教授。研究工作得到了国家自然科学基金、国家高层次青年拔尖人才计划、厦门市杰出青年基金的支持。