旋臂是否提高了恒星形成效率？
星系天体物理
2024-05-10 v1
摘要
旋臂是盘星系中最壮观的特征之一，也存在于我们所在的银河系中。有人认为，由于气体压缩，旋臂中的恒星形成应该进行得更高效。然而，迄今为止的观测研究得出了矛盾的结果。在此，我们以约 100 pc 的分辨率检验了来自 PHANGS 巡天的 28 个旋涡星系中旋臂/旋臂间区域的表面密度对比。我们发现，恒星质量面密度（Sigma_*）中的旋臂/旋臂间对比非常温和，通常只有几十个百分点。这远小于分子气体（Sigma_mol）或恒星形成率（Sigma_SFR）面密度所测得的对比，后者通常达到约 2-3 倍。然而，Sigma_mol 和 Sigma_SFR 的对比与 Sigma_* 的增强显示出显著的相关性，表明微小的恒星对比在很大程度上决定了气体和恒星形成的更强积累。与多臂和絮状星系（以及具有高恒星质量的星系）相比，宏设计旋涡星系的所有这些对比都有所增加。旋臂中分子气体的中位恒星形成效率（SFE）比旋臂间区域高 16%，且存在较大离散；对于恒星对比特别增强的区域（Sigma_* 对比 >1.97），该对比显著增加（中位 SFE 对比为 2.34）。旋臂中的分子气体与原子气体比率（Sigma_mol/Sigma_atom）更高，表明存在从原子气体到分子气体的转变。总之，旋臂中分子气体恒星形成效率的提升通常很温和或不存在，除非是在具有异常大恒星对比的位置。（有删减）
引用
@article{arxiv.2405.05364,
title = {Do spiral arms enhance star formation efficiency?},
author = {Miguel Querejeta and Adam K. Leroy and Sharon E. Meidt and Eva Schinnerer and Francesco Belfiore and Eric Emsellem and Ralf S. Klessen and Jiayi Sun and Mattia Sormani and Ivana Bešlic and Yixian Cao and Mélanie Chevance and Dario Colombo and Daniel A. Dale and Santiago García-Burillo and Simon C. O. Glover and Kathryn Grasha and Brent Groves and Eric. W. Koch and Lukas Neumann and Hsi-An Pan and Ismael Pessa and Jérôme Pety and Francesca Pinna and Lise Ramambason and Alessandro Razza and Andrea Romanelli and Erik Rosolowsky and Marina Ruiz-García and Patricia Sánchez-Blázquez and Rowan Smith and Sophia Stuber and Leonardo Ubeda and Antonio Usero and Thomas G. Williams},
journal= {arXiv preprint arXiv:2405.05364},
year = {2024}
}
备注
26 pages, 16 figures. Accepted for publication in A&A