ALMA 利用 [CI] 和 CO 揭示 z ~ 2 处致密恒星形成星系中的类星暴星际介质条件

我们展示了 ALMA 对一个位于 z=2.225 的致密恒星形成星系（cSFG）3D-HST GS30274 的 [CI] 1-0、CO J=3-2 和 CO J=4-3 发射线以及 ALMA 波段 4 连续谱的探测结果。作为典型的 cSFG，该星系的恒星质量为 $1.89 \pm 0.47\,\times 10^{11}\,\rm{M}_\odot$，恒星形成率为 $214\pm44\,\rm{M}_\odot\,\rm{yr}^{-1}$，使其位于恒星形成“主序”上，但其 H 波段有效半径为 2.5 kpc，远小于大多数“主序”恒星形成星系。谱线探测的强度比给出的星际介质（ISM）密度（~ 6 $\times 10^{4}\,\rm{cm}^{-3}$）和紫外辐射场（~2 $\times 10^4\,\rm{G}_0$），与本地星暴和极亮红外星系环境中的值相似。星暴阶段与我们使用三种不同的 H2 质量示踪物（[CI]、CO、尘埃质量）发现的短耗散时间（$t_{\rm H2, dep} \leq 140$ Myr）一致。该耗散时间显著短于具有相似恒星质量和恒星形成率的更延展的恒星形成星系。此外，3D-HST GS30274 的气体比例小于延展星系中的典型值。我们测量了 CO 和 [CI] 的运动学特征，发现谱线半高全宽（FWHM）约为 ~$750 \pm 41$ km s$^{-1}$。CO 和 [CI] 的 FWHM 与该源先前测量的 H$\alpha$ FWHM 一致。谱线宽度与引力运动相符，表明我们正看到一个致密的分子气体储库。如不对称光轮廓所暗示的，先前的并合事件可能是气体致密分布的原因，并触发了中心星暴事件。该事件导致了类星暴的 ISM 特性和短耗散时间。位于中心且高效的恒星形成正迅速构建一个致密的恒星核心，造成了 3D-HST GS30274 中恒星光的致密分布。