照亮暗分子气体：H$_{2}$作为直接示踪物

robust 的分子气体质量知识对于理解星系中的恒星形成至关重要。H$_{2}$分子在冷星际介质中发射效率不高，因此星系的分子气体含量通常使用间接示踪物来推断。在低金属丰度和其他极端环境中，这些示踪物可能会受到显著偏差的影响。我们提出了一种直接从纯中红外旋转 H$_{2}$发射估算星系总分子气体质量的新方法。通过假设 H$_{2}$旋转温度的幂律分布，我们可以准确地模拟 H$_{2}$激发，并且仅通过改变幂律的斜率就能可靠地获得暖 ($T\!\gtrsim\!100$ K) H$_{2}$气体质量。利用 Spitzer/IRS 的典型灵敏度，我们能够直接探测低至约 80 K 的 H$_{2}$含量（通过旋转发射），这约占星系总分子气体质量的 15%。通过将拟合的幂律温度分布外推至校准的\emph{单一}较低截止温度，该模型还能在多样化的星系样本中以约 2.2 倍的误差范围内恢复总分子含量，而一部分分段幂律模型的表现也 similarly 良好。在 ULIRGs 中，暖 H$_{2}$气体的比例随尘埃温度升高而增加，并对 $\alpha_\mathrm{CO}$ 有一定依赖性。在五个低金属丰度星系（低至 12+log[O/H]=7.8）的样本中，该模型得出的分子质量比 CO 暗示的高出约 100 倍，这与基于尘埃质量和恒星形成耗尽时标的其他方法吻合良好。该技术为评估早期宇宙中的分子含量提供了真正的希望，而在早期宇宙中 CO 和基于尘埃的方法可能会失效。