亚毫米紧致度作为理解恒星形成星系主序的关键维度

我们研究了 77 个在 $z \sim 1.3$ 处红外选星系的星际介质（ISM）性质随分子气体尺寸的变化关系。分子气体尺寸在结合 CO(2-1)、CO(5-4) 及底层连续谱观测的 ALMA 图像上测量，并对样本子集包含了 CO(4-3)、CO(7-6)+[CI]($^3 P_2-^3P_1$)、[CI]($^3 P_1-^3P_0$) 观测。我们 $\gtrsim 46 \%$ 的星系具有紧致的分子气体储库，并位于光学盘质量-尺寸关系之下。主序上及主序上方的紧致星系比具有延展分子气体储库的星系具有更高的 CO 激发和恒星形成效率，这由 CO(5-4)/CO(2-1) 和 CO(2-1)/$L_{\rm IR, SF}$ 比值示踪。平均 CO+[CI] 谱线能量分布表明紧致源相对于延展源具有更高激发。使用 CO(2-1) 和尘埃质量作为分子气体质量示踪剂，并采用针对其 ISM 条件定制的转换因子，我们测得紧致主序星系的气体分数低于延展源。我们提出，定义为分子气体尺寸与恒星尺寸之比的亚毫米紧致度，是与主序偏移一起用于描述星系 ISM 性质的不可或缺的信息，至少在 $M_{\star} \geqslant 10^{10.6}$ M$_{\odot}$ 以上（我们的观测充分探测了主序弥散）如此。我们的结果与并合将气体驱向核区、增强 CO 激发和恒星形成效率相一致。紧致主序星系与作为并合驱动星暴事件后的早期后星暴种群相一致，强调了并合在大质量星系演化中的重要作用。