z~0-4 范围内 PAH 与 CO 辐射的紧密相关性

目标：冷分子气体质量是星系演化研究中至关重要却又困难的参数之一。本文引入一种新型校准方法，用于估计基于中红外（MIR）光度的分子气体质量。该议题因 JWST 现已可在不费用的情况下检测典型主序列星系跨越宽广质量和星际形成率范围的 MIR 辐射而紧迫。本稿突显了 ALMA 与 JWST 在尘埃和气体研究中呈现的强大协同作用。方法：我们将 14 颗 z=1-3 的主序列星系样本（具备可靠 CO 检测和多波段 MIR 光度）与来自文献的 z=0-4 范围内具备 CO 和 PAH 光谱的样本合并，研究 PAH、CO(1-0) 与总红外光度之间的关系。从对光谱至亚毫米数据建模得到 restframe UV 到亚毫米的 PAH 光度。该新的 z=1-3 样本将前述高红移研究的 PAH 和 CO 光度范围扩展至约一个数量级更低，首次进入当地星际暴涨星系的范畴。结果：PAH 与 CO 光度比在各种星系类型及探索的红移范围内保持恒定。相比之下，PAH 与红外光度比以及 CO 与红外光度比在高 L(IR) 时偏离恒定值。L(PAH)-L'(CO) 关系中的内在散点为 0.21 dex，中位值为 1.40，幂律斜率为 $1.07 \pm 0.04$。PAH-IR 与 CO-IR 关系均为亚线性。鉴于 PAH-CO 关系在约 3 个数量级上的紧密且一致性，我们提供了一种从 PAH 光度估算星系冷分子气体质量的方法，给出 PAH 与分子气体换算因子 $\alpha_{\rm PAH7.7} = (3.08 \pm 1.08)(4.3/\alpha_{\rm CO})\,M_{\odot}/L_{\odot}$。该方法为利用 JWST/MIRI 多波段成像探索太阳系之外星系的气体内容开辟了新视野。