借助ALMA与引力透镜实现的超高角分辨率揭示的$z\simeq 1$处分子气体云性质

当前观测倾向于认为在$z\sim 1-3$星系中普遍观测到的、中位恒星质量约$10^7~M_{\odot}$的大质量紫外亮团块,是在星系内部原位形成的恒星形成区。有提出它们源于富气体、湍流、高红移盘引力不稳定性导致的气体碎裂。我们通过报道在红移$z=1.043$处强透镜、团块状、主序星系A521-sys1中巨分子云(GMCs)的新发现来支持这一图景。其CO(4-3)发射由阿塔卡马大型毫米/亚毫米波阵列(ALMA)以$0.19''\times 0.16''$角分辨率测绘,借助引力透镜可分辨低至30~pc。我们识别出14个GMCs,大多处于维里化状态,质量为$10^{5.9}- 10^{7.9}~M_{\odot}$,中位分子气体质量面密度为$800~M_{\odot}~\rm{pc}^{-2}$,分别比本地GMCs高100倍和10倍。它们的超声速湍流也高10倍,中位马赫数为60。它们最终落在Larson标度关系之上,类似于另一个团块状$z\simeq 1$星系Cosmic Snake中的GMCs,尽管两组高红移GMCs之间存在值得注意的差异。总之,它们支持GMCs形成时性质会调整到宿主星系中普遍存在的星际介质条件,无论其红移如何。探测到的A521-sys1 GMCs质量足够大,可作为恒星团块的母气体云,其每自由落体时间相对较高的恒星形成效率约为11%。