邻近恒星形成盘星系中分子云的生命周期

推导云尺度（$\lesssim100$ pc）恒星形成与反馈理论，描述星系如何作为星系环境的函数将气体转化为恒星，仍是一项重大挑战。由于缺乏关于巨分子云（GMC）生命周期的可靠经验约束，进展一直受阻。我们通过系统应用一种测量GMC生命周期、恒星形成和反馈演化时间线的新统计方法解决此问题，该方法用于作为PHANGS-ALMA巡天一部分观测的九个邻近盘星系样本。我们测量了空间分辨（$\sim100$ pc）的CO-to-H$\alpha$流量比，发现分子气体与年轻恒星在GMC尺度上存在普遍去相关，使我们能够量化 underlying 演化时间线。GMC寿命短，通常为10-30 Myr，并表现出星系间和星系内的环境变化。在kpc尺度分子气体面密度$\Sigma_{\rm H_2}\geqslant8$M$_{\odot}$pc$^{-2}$时，GMC寿命与星系动力学过程的时间尺度相关，而在$\Sigma_{\rm H_2}\leqslant8$M$_{\odot}$pc$^{-2}$时GMC与星系动力学脱耦并存续一个内部动力学时间尺度。在由H$\alpha$示踪的无大质量恒星形成的长惰性阶段（云寿命的75-90%）之后，一旦大质量恒星出现，GMC在仅1-5 Myr内消散。消散最可能由早期恒星反馈引起，使GMC达到4-10%的积分恒星形成效率。这些结果表明星系恒星形成受云尺度、环境依赖的动力学过程支配，驱动快速演化循环。GMC和HII区是经历这些生命周期的基本单元，在恒星形成盘中平均间距为100-300 pc。未来工作应刻画驱动这些生命周期的多尺度物理和质量流。