z~2 恒星形成盘中存在大尺度快速气体内流的证据

我们报道了对九个大质量（恒星质量对数中位数为 10.65 $M_{\odot}$）、位于恒星形成主序（下称“SFGs”）上的盘星系的高质量 H${\alpha}$/CO 成像光谱观测，这些星系处于宇宙星系演化峰值附近（$z\sim$1.1-2.5），由 ESO 甚大望远镜、IRAM-NOEMA 和阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列观测得到。我们用束卷积的前向模型（包含核球、湍流旋转盘和暗物质（DM）晕）拟合主轴位置-速度切片。我们纳入了来自先前这些星系旋转曲线分析的恒星与分子气体质量、光学有效半径与倾角以及 DM 质量的先验。随后，我们从观测星系的速度与速度弥散图中减去推断出的二维模型星系速度与速度弥散图。我们探究残差速度与速度弥散图是否显示径向流迹象。我们还进行了运动测量（kinemetry），一种探测径向流的模型无关工具。我们发现所有九个星系都表现出显著的非切向流。在六个 SFGs 中，内流速度（$v_r\sim$30-90 km s$^{-1}$，为旋转分量的 10%-30%）沿这些星系的短轴方向。在两个例子中内流似乎偏离短轴。径向运动的大小与气体富积、引力不稳定盘的分析模型预期大体一致。由团块与棒形成或旋臂引起的引力力矩驱动气体快速向内，并导致中心盘与大核球的形成。若此解释正确，我们的观测意味着气体在约 10 个动力学时间尺度内被输运到中心区域。