高红移主序星系中的原子碳[C I]巡测

我们展示了在COSMOS场中$z\sim1.2$主序上远红外选星系里原子碳[C I]$(^3P_1\,-\,^{3}P_0)$低精细结构线的ALMA巡测首批结果。我们将样本与文献中可得的本地及高红移星暴系统与类星体的综合数据汇编进行比较。我们表明[C I]($^3P_1$$\rightarrow$$^3P_0$)光度在全局尺度上与红外光度$L_{\rm IR}$相关，类似于低$J$ CO跃迁。我们报告了$L'_{\rm [C\,I]^3P_1\,-\, ^3P_0}$/$L_{\rm IR}$随星系类型的系统变化，在固定$L_{\rm IR}$下主序星系的比值大于星暴与亚毫米星系。对于主序星系与本地及高红移星暴，$L'_{\rm [C\,I]^3P_1\,-\, ^3P_0}$/$L'_{\rm CO(2-1)}$与$M_{\rm{[C I]}}$/$M_{\rm dust}$质量比在0.2 dex内禀弥散内相似，表明[C I]如同CO与尘埃一样是分子气体质量的好示踪剂。我们推导出原子中性相中总碳质量的分数$f_{\rm{[C\,I]}} = M_{\rm{[C\,I]}} / M_{\rm{C}}\sim3-13$%。此外，我们通过比较$L'_{\rm [C\,I]^3P_1\,-\, ^3P_0}$与来自CO谱线和尘埃辐射的可用气体质量，估算了将[C I]校准为气体示踪剂的基本要素——中性原子碳丰度。我们发现主序星系中的[C I]丰度低于星暴系统与亚毫米星系，这是典型的$\alpha_{\rm CO}$与气体-尘埃转换因子的结果。这反对将从高度有偏样本导出的普适标准[C I]丰度应用于不同星系族。