贫金属星系中的分子消耗时间与 CO-to-H2 转换因子

在低金属丰度星系中，利用一氧化碳追踪分子氢含量一直极为困难。在此我们展示了一项新工作，基于对 8 个矮星系的 12CO(1-0) 的 IRAM 30-m 观测，这些星系的氧丰度范围为 12+logO/H=7.7 至 8.4。所有星系均探测到 CO 发射，包括我们样本中金属丰度最低的星系（0.1 Zsun）；据我们所知，这是在本地星系群之外，针对 12+logO/H<=8（0.2 Zsun）星系所报告的最多数量的 12CO(1-0) 探测。我们计算了恒星质量（Mstar）和恒星形成率（SFRs），并通过将我们的观测与文献中的星系样本相结合来分析结果。扩展了先前关于分子气体消耗时间 tau(dep) 与 Mstar 及比恒星形成率（sSFR）相关性的结果，我们发现在 sSFR 和 Mstar 跨越 1000 倍的变化范围内，tau(dep) 的变化达 200 倍或更多（从 <50 Myr 到 10 Gyr）。我们利用 tau(dep) 的变化来约束低金属丰度下的 CO-to-H2 质量转换因子 alpha(CO)，并假设其呈幂律变化，发现 alpha(CO) \propto (Z/Zsun)^1.9，这与基于尘埃连续谱测量与气体质量对比的结果相似。通过包含 HI 测量，我们表明在金属丰度低、质量小且 sSFR 高的星系中，总气体质量相对于重子质量的比例更高。最后，将数据与分子气体相的恒星形成模型进行比较表明，在金属丰度 Z/Zsun<=0.2 时，与模型预测存在一些差异。