旋臂结构促进盘星系中的恒星形成

我们利用2226个邻近明亮盘星系的样本研究旋臂结构对整体恒星形成的影响。考察旋臂、恒星形成率(SFR)与恒星质量之间的关系，我们发现旋臂强度与SFR随恒星质量的变化良好相关。在恒星形成星系主序(MS)之上旋臂更强、之下更弱：旋臂强度随$\log\,({\rm SFR}/{\rm SFR}_{\rm MS})$增大而增大，其中${\rm SFR}_{\rm MS}$为MS上的SFR。同样，更强旋臂与更高的比恒星形成率相关。我们利用更大样本4378个盘星系的光学颜色确认了这一趋势，其在蓝云中的位置也系统性依赖于旋臂强度。此联系独立于其他星系结构参数。对于有冷气体测量的星系子集，即使去除对$\log\,({\rm SFR}/{\rm SFR}_{\rm MS})$的共同依赖后，旋臂强度仍与HI和H$_2$质量分数正相关，与气体阻尼提供动力学冷却维持旋臂的观点一致。给定气体分数，更强旋臂导致更高的$\log\,({\rm SFR}/{\rm SFR}_{\rm MS})$，产生旋臂强度增大、气体耗尽时间缩短的趋势。我们提出一幅物理图像：气体阻尼提供的耗散过程维持旋臂结构，而旋臂转而提升气体库的恒星形成效率。