星系原子与分子气体含量的宇宙学演化
摘要
我们通过将星际介质分为原子氢和分子氢成分，在 LCDM 框架下使用星系形成模型 GALFORM 研究了星系冷气体含量的演化。我们使用两种不同方法计算每个星系中的分子与原子氢质量比 H2/HI：基于压力的 Blitz & Rosolowsky 经验关系和 Krumholz, McKeee & Tumlinson 的理论模型，并将它们应用于一致地计算星系的恒星形成率。我们发现基于 Blitz & Rosolowsky 定律的模型预测的 HI 质量函数、CO(1-0) 光度函数、H2/HI 比率与恒星及冷气体质量之间的相关性，以及红外-CO 光度关系与局部及高红移观测结果高度吻合。HI 质量函数随红移演化微弱，高质量星系的数密度随红移增加而降低。在 H2 质量函数的情况下，大质量星系的数密度从 z=0 到 z=2 强烈增加，随后至 z=4 呈微弱演化。我们还发现星系的 H2/HI 比率强烈依赖于恒星与冷气体质量，同时也依赖于红移。H2/HI 与恒星及冷气体质量之间相关性的斜率几乎不演化，但从 z=0 到 z=8 其归一化增加了多达两个数量级。H2 质量函数和 H2/HI 比率的强烈演化主要是由于星系尺寸的演化，其次是气体比例的演化。预测的 HI 宇宙密度演化与从 DLA 推断的观测演化相一致，并由低/中等质量晕主导。我们发现先前的理论研究由于分辨率有限，大大高估了全局 H2/HI 比率的红移演化。我们预测在 z~3.5 处 rho_H2/rho_HI 的最大值约为 1.2。
引用
@article{arxiv.1105.2294,
title = {Cosmic evolution of the atomic and molecular gas content of galaxies},
author = {Claudia del P. Lagos and Carlton M. Baugh and Cedric G. Lacey and Andrew J. Benson and Han-Seek Kim and Chris Power},
journal= {arXiv preprint arXiv:1105.2294},
year = {2015}
}
备注
20 pages, 17 figures. Accepted for publication in MNRAS. Prediction for the scaling relation of H2/HI vs. morphology has been added