HCN—恒星形成相关性的数值定标

HCN(1$-$0)发射示踪致密气体，并在从小的银河系云到整个星系的尺度上与恒星形成率（SFRs）非常强地相关。观测到的相关性对致密气体中的恒星形成效率提供了强约束，但对此约束的定量解释需要从HCN发射到气体质量和密度的映射。在本文中，我们通过后处理致密恒星形成云的高分辨率模拟来提供所需的定标，以计算其HCN发射（$L_{\rm HCN}$），并确定该发射如何与底层气体密度分布和恒星形成效率相关。我们发现HCN发射示踪亮度加权平均数密度为$0.8-1.7 \times 10^4\,{\rm cm}^{-3}$的气体，且HCN光度与$\gtrsim 10^4\,{\rm cm}^{-3}$致密气体质量相关，转换因子为${\alpha}_{\rm HCN} \approx 14\,\rm M_{\odot}/(K\,km\,s^{-1}\,{pc}^2)$。我们还测量了每个全局平均自由落体时间的SFR（${\epsilon}_{\rm ff}$）与SFR$-$HCN关系之间的新经验关系：${\rm SFR}/L_{\rm HCN} = 2.0 \times 10^{-7}\,({\epsilon}_{\rm ff}/0.01)^{1.1}\,\rm M_{\odot}\,{yr}^{-1}/(K\,km\,s^{-1}\,{pc}^2)$。观测到的SFR$-$HCN相关性强约束${\epsilon}_{\rm ff} \approx 1\%$，具有约$\sim 3$的系统不确定性。银河系内云与云之间${\epsilon}_{\rm ff}$的散布为几倍。我们得出结论：$L_{\rm HCN}$是致密气体的有效示踪剂，且IR$-$HCN相关性是致密气体中恒星形成微观物理的重要诊断。