PHANGS--ALMA 中的云尺度气体性质、耗尽时间与每自由落体时间的恒星形成效率
摘要
我们在 PHANGS-ALMA 中将恒星形成效率的测量结果与云尺度气体性质进行了比较。将 67 个星系划分为 1.5 kpc 尺度的区域，我们计算了每个区域的分子气体耗尽时间 tau_dep= Sigma_mol/Sigma_SFR，以及每自由落体时间的恒星形成效率 eff=tau_ff/tau_dep。然后我们测试了 tau_dep 和 eff 如何作为云尺度（60-150pc）上区域质量加权平均分子气体性质的函数而变化：气体面密度 <Sigma_mol^cloud>、速度弥散 <sigma_mol^cloud>、位力参数 <alpha_vir^cloud>，以及引力自由落体时间 <tau_ff^cloud>。<tau_ff^cloud> 与 tau_dep 呈正相关，这与气体密度在设定恒星形成速率中起关键作用的预期一致。我们的基准测量表明 tau_dep \propto <tau_ff^cloud>^0.5 且 eff \approx 0.39%，尽管具体数值取决于所采用的拟合方法。我们还观察到 tau_dep 与 <Sigma_mol^cloud> 之间，以及 tau_dep^mol 与 <sigma_mol^cloud> 之间存在反相关性。这三种相关性可能反映了密度与恒星形成效率之间相同的潜在联系，结合了星系中自引力束缚分子气体程度的系统性变化。我们强调 tau_dep-<sigma_mol^cloud> 关系，因为两轴之间的相关程度较低。与理论预期相反，我们观察到 tau_dep^mol 与 <alpha_vir^cloud> 之间存在反相关，且 eff 与 <alpha_vir^cloud> 之间无显著相关性。我们的结果对所采用的 CO 到 H2 转换因子很敏感，其中内部星系的激发和发射率效应校正起着重要作用。我们强调，我们简单的方法论和干净的选取使得与数值模拟的比较变得容易，并强调这是合乎逻辑的下一步方向。
引用
@article{arxiv.2502.04481,
title = {Cloud-scale gas properties, depletion times, and star formation efficiency per free-fall time in PHANGS--ALMA},
author = {Adam K. Leroy and Jiayi Sun and Sharon Meidt and Oscar Agertz and I-Da Chiang and Jindra Gensior and Simon C. O. Glover and Oleg Y. Gnedin and Annie Hughes and Eva Schinnerer and Ashley T. Barnes and Frank Bigiel and Alberto D. Bolatto and Dario Colombo and Jakob den Brok and Melanie Chevance and Ryan Chown and Cosima Eibensteiner and Damian R. Gleis and Kathryn Grasha and Jonathan D. Henshaw and Ralf S. Klessen and Eric W. Koch and Elias K. Oakes and Hsi-An Pan and Miguel Querejeta and Erik Rosolowsky and Toshiki Saito and Karin Sandstrom and Sumit K. Sarbadhicary and Yu-Hsuan Teng and Antonio Usero and Dyas Utomo and Thomas G. Williams},
journal= {arXiv preprint arXiv:2502.04481},
year = {2026}
}
备注
Revised version incorporates Errata submitted to ApJ. This arxiv version is the best single final version. Full data tables updated available here: https://www.canfar.net/storage/vault/list/phangs/RELEASES/Leroy_etal_2025