在$z \approx 4.3$星暴星系空间分辨区域上检验恒星形成定律

我们探测COSMOS天区中AzTEC-1星系内气体的恒星形成性质，该星系是$z \approx 4.3$处分辨最好且最亮的星暴星系之一，其恒星形成率大于1000 $\mathrm{M_{\odot}}\,\mathrm{yr^{-1}}$。利用近期ALMA观测，我们研究该星系核球与一处偏中心恒星形成团块中的恒星形成，并测得恒星形成率面密度中值分别为$\Sigma^{\mathrm{nucleus}}_{\mathrm{SFR}} = 270\pm54$与$\Sigma^{\mathrm{sfclump}}_{\mathrm{SFR}} = 170\pm38\,\mathrm{M_{\odot}}\,\mathrm{yr}^{-1}\,\mathrm{kpc}^{-2}$。遵循Sharda等人(2018)的分析，我们估算这些区域的分子气体质量、自由落体时间与湍流马赫数，并据此由文献中的三种恒星形成关系预测$\Sigma_{\mathrm{SFR}}$。基于气体面密度的Kennicutt-Schmidt(Kennicutt 1998, KS)关系将这些区域的$\Sigma_{\mathrm{SFR}}$低估了2-3倍。由Krumholz等人2012(KDM)单自由落体模型算得的$\Sigma_{\mathrm{SFR}}$在不确定度内与核球及恒星形成团块的实测$\Sigma_{\mathrm{SFR}}$一致。Salim等人2015(SFK)的湍流调节恒星形成关系比KDM关系与观测吻合略好。我们的分析揭示，湍流与引力之间的相互作用可帮助高红移星暴维持高SFR。得益于ALMA观测的高角分辨率与高灵敏度，该结论也可推广至其他高、低红移星系。