宇宙正午时期一个亮亚毫米波星系中的大质量分子气体储库

我们展示了在 $z=2.553$ 处一个极尘埃化的恒星形成透镜星系（HERS1）的多波段观测。\textit{HST}/WFC3、SMA和ALMA的高分辨率图显示了一个半径约 $\sim$3$^{\prime\prime}$ 的部分爱因斯坦环。更深的HST观测还显示存在一个与第二个透镜源相关的透镜弧特征，基于ALMA对[NII] 205$\mu$m发射线的探测，确认其与亮弧处于相同红移。利用高分辨率HST/WFC3图像构建了该透镜系统的详细模型，使我们能够研究源面性质并将静止系光学发射与亚毫米和毫米波长下所见的星系性质联系起来。经透镜放大修正后，光谱能量分布拟合结果给出本征恒星形成率约 $1000\pm260$ ${\rm M_{\odot}}$yr$^{-1}$，恒星质量 ${\rm M_*}=4.3^{+2.2}_{-1.0}\times10^{11} {\rm M_{\odot}}$，以及尘埃温度 ${\rm T}_{\rm d}=35^{+2}_{-1}$ K。基于速度依赖的放大因子推导了本征CO发射线（$J_{\rm up}=3,4,5,6,7,9$）通量密度和CO谱线能量分布。我们采用大速度梯度方法并含两个激发分量的辐射转移模型来研究气体性质。低激发分量具有气体密度 $n_{\rm H_2}=10^{3.1\pm0.6}$ cm$^{-3}$、动能温度 ${\rm T}_{\rm k}=19^{+7}_{-5}$ K，高激发分量具有 $n_{\rm H_2}=10^{2.8\pm0.3}$ cm$^{-3}$ 和 ${\rm T}_{\rm k}=550^{+260}_{-220}$ K。此外，HERS1的气体比例约为 $0.4\pm0.2$，预计持续250 Myr。这些性质为恒星形成活动峰期一个典型亚毫米波星系提供了详细视图。