JWST 揭開早期星系的「隱形重量」：低質量恆星讓部分星系增重 3 至 4 倍

這也意味著，如果研究人員在估算遠方星系質量時，套用銀河系類型的 IMF，而該星系實際上是底部偏重，那麼星系中的恆星總質量就會被低估。

最老的兩個星系，質量估計增加 3 至 4 倍

這項修正對樣本中最老的兩個星系尤其顯著。它們被視為 JWST 發現的「早熟」成熟星系的直接後代；套用研究測得的底部偏重 IMF 後，兩者推算出的恆星質量增加至原先的 3 至 4 倍。

這不是微不足道的測量誤差，而是會改變星系形成模型需要在短暫宇宙歷史中組裝多少物質。其中一個古老恆星族群很可能在大爆炸後不到 15 億年便形成。若追溯其前身星系，代表它必須在更短時間內形成比過去估計更多的恆星質量。

為什麼這讓早期星系難題更加棘手？

JWST 已經發現一些在宇宙仍十分年輕時便已大質量、演化成熟的星系。例如，寧靜星系 GS-9209 已透過光譜確認，其紅移為 4.658；當時宇宙年齡約 12.5 億年。根據該分析採用的假設，它的恆星質量約為 3.8 × 10^10 個太陽質量。

本次 IMF 研究並沒有直接測量大爆炸後最初幾億年、或紅移 10 以上星系的恆星質量函數。它提供的是紅移約 0.7 星系的證據，顯示部分極早期星系的後代含有比預期更多的低質量恆星。因此，把這項結果延伸到 JWST 觀測到的最早期星系，仍屬於推論，而非直接測量。

不過，若早期星系形成恆星時也普遍存在相同的底部偏重模式，那麼這些星系的真實恆星質量可能遠高於最初估計。星系形成模型屆時不只要解釋成熟大質量星系為何如此早出現，還要解釋它們如何在更短時間內組裝出更多恆星質量。

更多低質量恆星，是否代表更多行星？

低質量恆星壽命長，也可能成為行星系統的宿主。如果年輕宇宙中的恆星形成確實普遍偏向低質量，那麼早期形成的這類長壽恆星數量，可能比銀河系類型模型所推算的更多。相應地，宇宙早期可能存在的行星系統數量估計也有機會上調。

但這個推論目前仍屬推測。研究測量的是恆星族群，而不是行星或行星出現率；它只改變了潛在行星宿主恆星的數量估計，並不能證明這些恆星多常形成行星，更不能判定那些行星是否適合居住。

下一步：把方法推向更早的宇宙

研究人員接下來將把相同策略應用到更高紅移的星系。透過涵蓋更寬廣星系自身參考系波段的超深度光譜，他們可以檢驗低質量恆星過量的現象，是否在時間上持續逼近第一批恆星誕生的年代。

當觀測目標位於足夠高的紅移時，對 IMF 敏感的特徵會被宇宙膨脹紅移至紅外波段，而 JWST 正能觀測這些波長。

這些測量將有助於釐清：底部偏重的 IMF 究竟只是目前研究的大質量寧靜星系特有的現象，是早期恆星形成的普遍特徵，還是會隨宇宙年代與環境改變的模式。