基于中红外与远红外发射的恒星形成与分子气体诊断

随着 JWST 观测的开展，来自多环芳烃（PAHs）的中红外（MIR）发射特征、H$_2$ 转动谱线、离子精细结构谱线以及尘埃连续谱将成为不同红移星系中气体和恒星形成率（SFR）的广泛可用的示踪物。这些示踪物中有许多源于被大质量恒星的紫外光子照亮的尘埃和气体，因此它们在不同程度上同时示踪 SFR 和气体。我们研究了 5 至 35$\mu$m 的 MIR 光谱特征和 3.4 至 250$\mu$m 的测光与由电离氖（15.6$\mu$m [Ne III] 和 12.8$\mu$m [Ne II]）示踪的 SFR 以及由一氧化碳（CO）示踪的分子气体之间的相关性。总体而言，我们发现 MIR 发射特征（即 PAHs 和 H$_2$ 转动谱线）对 CO 和 SFR 的示踪效果优于 CO 和 SFR 之间的相互示踪。H$_2$ 谱线和 PAH 特征与 CO 的相关性最好。来自离子的精细结构谱线与 SFR 的相关性最好。特别是 18.7 和 33.5$\mu$m 处的 [S III] 谱线与 SFR 具有非常紧密的相关性，我们利用它们校准了新的可忽略金属丰度依赖性的单参数 MIR SFR 示踪物。17$\mu$m/7.7$\mu$m PAH 特征比值随 CO 发射增加而增大，这可能是 PAH 在分子气体中生长或中和的证据。尘埃连续谱发射示踪 SFR 或 CO 的程度随波长变化，20 至 70$\mu$m 之间的连续谱更好地示踪 SFR，而更长波长更好地示踪 CO。