z = 3 处一个大质量主序星系的分子气体含量与高激发态

我们展示了在 $z=3$ 主序大质量端的恒星形成星系 D49 的新 CO ($J=5-4$ 与 $7-6$) 以及 [CI] ($^3P_2\,-\, ^3P_1$ 与 $^3P_1\,-\, ^3P_0$) 发射线观测。我们结合先前的 CO ($J=3-2$) 与光学至毫米连续谱观测来拟合其光谱能量分布(SED)。我们的结果暗示高 $J$ CO 光度超出了与红外光度经验相关的预期位置。[CI] 发射完全符合文献趋势。我们未在任何红外或 X 射线波段检索到可能增强 $J=5-4,\,7-6$ 线的明亮活动星系核特征,但温暖的 photon-dominated regions、激波或湍流原则上可以做到。我们提出机械加热可能是一种有利机制,能够在固定红外光度下增强 D49 及高红移其他主序恒星形成星系中的气体发射,但需进一步研究以确认该解释。我们从尘埃、CO 与 [CI] 推导的分子气体质量在不确定度内均一致。鉴于其大恒星形成率(SFR) $\sim 500~M_\odot~{\rm yr}^{-1}$ 与恒星质量 $>10^{11.5}~M_\odot$,短耗尽时标 $<0.3$ Gyr 可能表明 D49 正经历其最后的增长爆发并将很快转入宁静。