几何方法推导的旋涡星系恒星形成时标

我们估算了盘星系旋臂中恒星形成——从原子氢（HI）到被尘埃包裹的大质量恒星——的特征时标。利用来自邻近星系 HI 巡天（THINGS）的高分辨率 HI 数据和来自斯皮策邻近星系红外巡天（SINGS）的 24$\mu$m 图像，我们测量了 14 个邻近盘星系样本中 HI 与 24$\mu$m 辐射峰值之间的平均角偏移随半径的变化。我们假设一个瞬时运动学模式速度 $\Omega_p$ 和一个时标 t(HI-->24$\mu$m)（代表从致密 \hi 相到加热周围尘埃的大质量恒星形成之间的特征时间跨度），对这些偏移进行建模。通过对 $\Omega_p$ 和 t(HI-->24$\mu$m) 进行拟合，我们发现观测到的（\hi 和 24$\mu$m 辐射的）角偏移的径向依赖性与这一简单描述一致；所得旋涡模式的共转半径通常为 $R_{cor}\simeq 2.7 R_{s}$，与独立估计结果一致。样本所得的 t(HI-->24$\mu$m) 值在 1--4 Myr 范围内。我们探讨了非圆周气体运动对 t(HI-->24$\mu$m) 估计可能产生的影响，并发现其影响远小于 2 倍。这意味着旋臂中随后最剧烈恒星形成阶段的时标很短，并意味着相当一部分分子云在形成恒星之前仅存在几百万年。然而，我们的分析并不排除某些分子云持续存在的时间要长得多。如果旋臂中的大部分恒星形成都发生在这个短暂的 t(HI-->24$\mu$m) 间隔内，那么恒星形成必然是低效的，以避免气体储库的短期耗尽。