利用亚毫米波阵列对亮红外星系的研究 V：中晚期并合中的分子气体

我们呈现了对两个亮红外星系(LIRGs) Arp 55 和 NGC 2623 的新高分辨率 ALMA (13CO J=1-0 和 J=2-1) 与 CARMA (12CO 和 13CO J=1-0) 观测。新数据补充了已发表和归档的亚毫米波阵列 12CO J=2-1 和 J=3-2 观测。我们执行贝叶斯似然非局部热力学平衡分析以约束分子气体物理条件，如温度、柱密度和体密度以及 [12CO]/[13CO] 丰度比。对于早期/中间阶段并合 Arp 55，线测量与冷(~10-20 K)、密(>10$^{3.5}$ cm$^{-3}$)分子气体一致。对于 NGC 2623，分子气体更暖(~110 K)且密度较低(~10$^{2.7}$ cm$^{-3}$)。由于 Arp 55 是早期/中间阶段并合而 NGC 2623 是并合遗迹，物理条件的差异可能是并合阶段的指示。比较若干 LIRGs 的温度和体密度表明，在~kpc尺度平均的晚期并合分子气体通常比早期/中间阶段并合更暖且密度更低。我们还发现 NGC 2623 的 [12CO]/[13CO] 丰度比与银河系相比异常高(>250)；然而，它遵循文献中其他 LIRGs 所见趋势。这一高 [12CO]/[13CO] 值很可能由于恒星核合成对星际介质的富集。另一方面，Arp 55 具有更银河系化的 [12CO]/[13CO] 值，最可能值为20-30。我们测量了 CO 到 H2 的转换因子 $\alpha_{CO}$，对于 Arp 55 和 NGC 2623 分别约为 0.1 和 0.7 (3x10$^{-4}$/x$_{CO}$) M$_{\odot}$ (K km s$^{-1}$ pc$^{2}$)$^{-1}$。由于 Arp 55 是早期/中间阶段，这表明从银河系转换因子到 LIRG 值的转变发生在更早的并合阶段。