短暂的巨分子云寿命：基于 PdBI 角秒级漩涡星系巡天 (PAWS) 的观测估计

我们描述并执行了一种新颖的方法，以观测方式估计巨分子云 (GMCs) 的寿命。我们聚焦于 M51 两条主要旋臂之间的云群体（臂间区域），在该区域中，剪切力和恒星形成反馈导致的云破坏过程主导了云的形成过程。通过监测从臂间一侧到另一侧 GMC 数密度和性质的变化，我们将寿命估计为臂间穿越时间的一部分。我们发现 M51 臂间区域的 GMC 寿命是有限且短暂的，约为 20 至 30 Myr。如此短暂的寿命表明云的演化受环境影响，其中的过程可在几个自由落体时间后破坏 GMC。在大部分研究区域内，剪切力似乎调节着寿命。由于剪切时标随银心距增加而增加，我们预期在更大半径处，云的破坏将主要转变为恒星形成反馈主导。我们通过 GMC 数密度行为的变化，识别出从剪切主导到反馈主导的破坏机制的转变。该特征表明，剪切力在完全消散云方面更为有效，而反馈则改变云群体，例如将高质量云破碎为低质量碎片。与 M51 中分子氢的特征时标相比，我们得出的短暂寿命表明，气体在云消散和重组过程中仍可保持分子状态。我们提出，星系动力学调节了分子物质从弥散态到束缚态（并最终形成恒星）天体的循环，这有助于解释正常盘星系中观测到的长分子气体耗尽时标。我们还推测，在椭圆星系和星系中心密集区等更极端环境中，当剪切时标变得过短以至于某些云无法存活至坍缩并形成恒星时，恒星形成可能会受到抑制。