双组分概率分布函数描述恒星形成星系盘的中红外辐射
星系天体物理
2023-12-01 v1
摘要
邻近旋涡星系的高分辨率 JWST-MIRI 图像揭示了具有复杂子结构的辐射，这些辐射示踪了由大质量年轻恒星和弥漫星际辐射场加热的尘埃。我们给出了来自 PHANGS-JWST 第一轮 Treasury 计划的 19 个邻近恒星形成星系的中红外（mid-IR）辐射（7.7-21 μm）概率分布函数（PDF）的高角分辨率（0.85″）和物理分辨率（20-80 pc）测量。这 19 个星系盘的中红外辐射 PDF 一致显示出两个不同的组分：低强度处近似对数正态分布，以及高强度幂律组分。这两个组分只有在单个恒星形成区被分辨出来时才会出现。与来自 VLT/MUSE Hα 成图的 HII 区位置比较，我们推断幂律组分源自恒星形成区，因而主要示踪由年轻恒星加热的尘埃。在以连续谱为主的 21 μm 波段，幂律更显著并包含约一半的总流量。在 7.7-11.3 μm，幂律因 HII 区附近小晶粒（包括 PAH）的破坏而受抑制，而示踪弥漫区尘埃柱密度的对数正态组分显得更突出。星系盘中对数正态弥漫辐射 PDF 的宽度和形状在我们的样本中保持一致，意味着由典型（等温）湍流马赫数 ≈5-15 的超声速湍流塑造的对数正态气体柱密度 N(H)≈10^21 cm^-2。最后，我们描述了星系盘的 PDF 如何由多尘 HII 区和弥漫气体组合而成，并讨论了所测 PDF 参数如何与恒星形成率和气体面密度等全局性质相关。
引用
@article{arxiv.2311.18067,
title = {A Two-Component Probability Distribution Function Describes the mid-IR Emission from the Disks of Star-Forming Galaxies},
author = {Debosmita Pathak and Adam K. Leroy and Todd A. Thompson and Laura A. Lopez and Francesco Belfiore and Mederic Boquien and Daniel A. Dale and Simon C. O. Glover and Ralf S. Klessen and Eric W. Koch and Erik Rosolowsky and Karin M. Sandstrom and Eva Schinnerer and Rowan Smith and Jiayi Sun and Jessica Sutter and Thomas G. Williams and Frank Bigiel and Yixian Cao and Jeremy Chastenet and Melanie Chevance and Ryan Chown and Eric Emsellem and Christopher M. Faesi and Kirsten L. Larson and Janice C. Lee and Sharon Meidt and Eve C. Ostriker and Lise Ramambason and Sumit K. Sarbadhicary and David A. Thilker},
journal= {arXiv preprint arXiv:2311.18067},
year = {2023}
}
备注
30 pages without appendix, 17 figures, (with appendix images of full sample: 56 pages, 39 figures), accepted in AJ