[CII] 158 $\mu$m 辐射作为恒星形成示踪剂

[CII] 157.74 $\mu$m 跃迁是中性星际气体的主要冷却机制，作为恒星形成率 (SFR) 示踪剂具有巨大潜力。利用 Herschel KINGFISH 样本中的 46 个邻近星系，我们研究了 [CII] 表面亮度和光度与 SFR 的关系。我们得出结论，在不存在强活动星系核 (AGN) 的正常恒星形成星系中，[CII] 可用于全局和千秒差距尺度上的 SFR 测量。$\Sigma_{\rm [CII]}-\Sigma_{\rm SFR}$ 标定的不确定度为 $\pm$0.21 dex。相关性中散射的主要来源与呈现暖红外颜色的区域有关，我们提供了一种基于红外颜色的调整方法以减少散射。我们表明，经颜色调整的 $\Sigma_{\rm[CII]}-\Sigma_{\rm SFR}$ 相关性在 $\Sigma_{\rm SFR}$ 的近 5 个数量级范围内有效，适用于正常恒星形成星系和非 AGN 的亮红外星系。使用 [CII] 光度而非表面亮度来估算 SFR 会受到更严重的系统误差影响，即使在红外颜色调整后，也经常在亮红外星系中低估 SFR（尽管这取决于所采用的 SFR 测量方法）。我们推测表面亮度关系比光度关系表现更好，是因为前者与局部远紫外场强度联系更紧密，而后者很可能是控制远紫外辐射转化为气体加热效率的主要参数。基于 Starburst99 种群合成代码连接 SFR 与 [CII] 的简单模型发现，正常星系中的加热效率为 $1\%-3\%$。