利用 [CII]/CO(1-0) 比率推导多元 CO-to-H$_2$ 转换函数及其在分子气体标度关系中的应用

我们展示了 Herschel PACS 对 xCOLD GASS 巡天中 24 个中等质量 ($9<\log M_\ast/M_\odot<10$) 和低金属丰度 ($0.4< Z/Z_\odot<1.0$) 星系的 [CII] 158 微米发射线的观测结果。结合 IRAM CO(1-0) 测量值，我们建立了积分和分子区域 [CII]/CO(1-0) 光度比率与积分星系性质之间的标度关系。贝叶斯分析表明，仅需两个参数——金属丰度和偏离恒星形成主序的程度 $\Delta$MS——即可量化光度比率的变化；金属丰度描述了可用于屏蔽 CO 免受紫外辐射的总尘埃含量，而 $\Delta$MS 描述了该辐射场的强度。我们将 [CII]/CO 光度比率与 CO-to-H$_2$ 转换因子联系起来，发现了一个多元转换函数 $\alpha_{CO}$，该函数可适用于高达 $z\sim2.5$ 的红移。该函数主要依赖于金属丰度，其次依赖于 $\Delta$MS。我们将此应用于完整的 xCOLD GASS 和 PHIBSS1 巡天，并研究了分子气体标度关系。我们发现，在 $\log M_\ast/M_\odot<10$ 时，气体质量分数与恒星质量之间的关系趋于平坦。虽然分子气体耗尽时间随比恒星形成率 (sSFR) 变化，但它主要独立于质量，这表明在低质量星系中长期观测到的低 $L_{CO}$/SFR 比率完全是由于 CO 的光致离解，而非恒星形成效率的提高。