초기 은하 및 초대질량 블랙홀 성장

제임스 웹 우주망원경(JWST)은 적색편이 z ≳ 4에서 활동성 은하핵(AGN)을 포함할 가능성이 높은 작고 매우 붉은 은하(LRD)들을 발견했습니다. 본 연구는 COSMOS-Web 탐사에서 선별된 434개의 LRD 샘플을 분석하여, 갈색 왜성 오염원을 제거한 후 z ∼ 5–9 범위의 적색편이와 물리적 특성을 도출했습니다. 은하 및 AGN의 스펙트럼 에너지 분포 모델을 피팅하여 물리적 특성을 파악했습니다. LRD의 물리적 특성을 이해하기 위해 두 가지 극단적인 시나리오를 고려했습니다. 첫째, LRD가 모두 AGN이며 연속 스펙트럼이 강착 원반에 의해 지배되는 경우입니다. 이 경우 LRD 샘플은 10^45−47 erg s^−1의 볼로메트릭 광도를 보이며, 이는 기존 JWST AGN과 밝은 퀘이사 사이의 간극을 메웁니다. 볼로메트릭 광도 함수는 자외선으로 선별된 퀘이사 광도 함수보다 약 100배 높아, z ∼ 2–9에서 블랙홀 강착 밀도가 약 10^−4 M⊙ yr^−1 Mpc^−3로 일정하게 유지됨을 시사합니다. 둘째, LRD가 모두 별 형성 은하이며 연속 스펙트럼이 별에 의해 지배되는 경우입니다. 이 경우 LRD의 항성 질량은 약 10^8.5−10 M⊙로 추정됩니다. MIRI/F770W 데이터는 정확한 항성 질량 도출에 필수적이며, 이 데이터 없이는 ΛCDM 모델과 불일치하는 질량 함수가 도출됩니다. 대부분의 LRD는 국부 우주에서 관측되는 최대 표면 밀도와 일치하지만, 가장 질량이 큰 LRD는 이 한계를 초과하여 연속 스펙트럼에 상당한 AGN 기여가 필요함을 보여줍니다. 종합적으로, LRD의 높은 질량/광도와 놀라운 풍부함은 이들이 초기 은하 및 초대질량 블랙홀 성장의 지배적인 모드를 나타냄을 시사합니다. 이는 초기 우주에서의 은하 및 블랙홀 진화에 대한 중요한 통찰력을 제공합니다.