亮红外星系中的恒星形成定律：对模型的新观测约束
宇宙学与河外天体物理
2015-06-03 v1
摘要
对星系中恒星形成关系的观测研究是揭示局部和全球尺度上物理过程的核心。我们希望通过 HCN 1-0 谱线的高质量观测，扩大由本地亮红外星系 (LIRGs) 和极亮红外星系 (ULIRGs) 代表的极端星暴样本。我们研究了是否存在一个普适定律能够解释正常恒星形成星系和极端星暴中致密分子气体观测到的恒星形成关系。我们利用 IRAM 30m 望远镜观测了 19 个 LIRGs 的 CO、HCN 和 HCO+ 1-0 谱线。对新数据的分析证明，极端星暴中致密分子气体的恒星形成效率 (SFE-dense) 比正常星系高 3-4 倍。我们发现 Kennicutt-Schmidt (KS) 定律存在双重性，如果考虑到极端星暴中 HCN 的不同转换因子 (-HCN) 以及正常星系中未被遮蔽的恒星形成率，这种双重性将得到加强。这一结果将源自 CO 分子谱线的两个近期调查所推导出的恒星形成定律的更极端双峰行为，扩展到了 HCN 谱线探测的更高分子密度。我们将观测结果与理论模型的预测进行了对比，在这些模型中，恒星形成效率由单位自由落体时间的恒定恒星形成率 (SFR-ff) 与局部自由落体时间的比值决定。我们发现，可以使用共同的恒定 SFR-ff 和一组物理上可接受的 HCN 密度来拟合正常星系与 LIRGs/ULIRGs 之间观测到的 SFE-dense 差异，但前提是 SFR-ff~0.005-0.01 和/或 -HCN 比我们倾向的值低几倍。显式依赖于星系全局动力学时间尺度的恒星形成公式并不能显著改善对本工作中提出的新 HCN 数据的拟合。
引用
@article{arxiv.1111.6773,
title = {Star formation laws in Luminous Infrared Galaxies. New observational constraints on models},
author = {S. Garcia-Burillo and A. Usero and A. Alonso-Herrero and J. Gracia-Carpio and M. Pereira-Santaella and L. Colina and P. Planesas and S. Arribas},
journal= {arXiv preprint arXiv:1111.6773},
year = {2015}
}
备注
Accepted by A&A, 20 pages, 15 figures