NGC 253 分子气体的辐射反馈与力学反馈

星暴星系正经历剧烈的恒星形成期。理解这些星系中的加热与冷却机制可以让我们洞察为星暴提供燃料的驱动机制。分子发射线在受激发气体的冷却中起着至关重要的作用。我们利用 Herschel Space Observatory 上的 SPIRE 仪器观测了 NGC 253 中心区域的丰富分子光谱。我们观测到了从 J=4-3 到 13-12 的 CO 跃迁，结合地面观测的低 J 谱线流量，这些谱线示踪了 CO 的激发。通过研究 CO 激发阶梯并将强度与模型进行比较，我们探讨了气体是由紫外辐射、X 射线、宇宙射线还是湍流加热激发的。通过将 $^{12}$CO 和 $^{13}$CO 观测与大速度梯度模型及 PDR 模型进行比较，我们发现了三个主要的 ISM 相。我们估计了这些 ISM 相的密度、温度和质量。通过加入 $^{13}$CO、HCN 和 HNC 谱线强度，我们能够限制这些简并性并确定加热源。负责低 J CO 谱线的第一个 ISM 相由 PDR 激发，但负责中高 J CO 跃迁的第二和第三个相需要额外的加热源。我们找到了三种可能的模型组合可以重现我们观测到的分子发射。尽管我们无法确定其中哪种更可取，但可以得出结论：力学加热对于重现观测到的分子发射是必要的，而宇宙射线加热是一个可忽略的加热源。随后我们估计了每个 ISM 相的质量：相 1（低 J CO 谱线）为 $6\times 10^7$ M$_\odot$，相 2（中 J CO 谱线）为 $3\times 10^7$ M$_\odot$，相 3（高 J CO 谱线）为 $9\times 10^6$ M$_\odot$，系统总质量为 $1\times10^{8}$ M$_\odot$。