车轮星系中的分子气体与恒星形成

利用阿塔卡马大型毫米波/亚毫米波阵列（ALMA）的 12CO(J=1-0) 观测来研究车轮环星系的冷分子星际介质（ISM）及其与 HI 和大质量恒星形成（SF）的关系。CO 矩图发现，对于银河系 I(CO)-到-N(H2) 转换因子（$\alpha_{\rm CO}$），有 $(2.69\pm0.05)\times10^{9}$ M$_{\odot}$ 的 H$_2$ 与内环（72%）和核球（28%）相关。辐条和盘未被探测到。对内环 CO 运动学分析表明其正在膨胀（$V_{\rm exp}=68.9\pm4.9$ km s$^{-1}$），意味着约 70 Myr 的年龄。堆栈平均首次揭示了星暴外环中的 CO 发射，但仅在 HI 面密度（$\Sigma_{\rm HI}$）高的地方，对于金属丰度合适的 $\alpha_{\rm CO}$ 代表 $M_{\rm H_2}=(7.5\pm0.8)\times10^{8}$ M$_{\odot}$，给出小的 $\Sigma_{\rm H_2}$（$3.7$ M$_{\odot}$ pc$^{-2}$）、分子分数（$f_{\rm mol}=0.10$）和 H$_2$ 耗尽时标（$\tau_{\rm mol} \approx50-600$ Myr）。外环其他地方的 $\Sigma_{\rm H_2}\lesssim 2$ M$_{\odot}$ pc$^{-2}$、 $f_{\rm mol}\lesssim 0.1$ 和 $\tau_{\rm mol}\lesssim 140-540$ Myr（均为 $3\sigma$）。内环和核球以 H$_2$ 主导，且与本地旋涡星系恒星形成定律一致。外环中的 $\Sigma_{\rm SFR}$ 似乎与 $\Sigma_{\rm H_2}$、$\Sigma_{\rm HI}$ 或 $\Sigma_{\rm HI+H_2}$ 无关。星际介质在车轮星系和 AM0644-741 的强劲恒星形成环中的长期约束可能导致一个大的弥散 H$_2$ 成分或大量 CO 暗弱低柱密度分子云。因此，演化星暴环的 H$_2$ 含量可能实质更大。由于其较低的 $\Sigma_{\rm SFR}$ 和年龄，车轮星系的内环尚未达到此状态。或者，外环可能在以 HI 主导的 ISM 中触发高效的 SF。