理解星系中的H2/HI比例

我们从现象学和理论角度重新审视不同星系中分子氢（H2）与原子氢（HI）的质量比Rmol。首先，利用FCRAO河外星系CO巡天的本地CO光度函数，并采用根据邻近观测拟合的可变CO-H2转换因子，估算了本地H2质量函数。这意味着本地宇宙中平均H2密度Omega_H2=(6.9±2.7)×10^5/h，且Omega_H2/Omega_HI=0.26±0.11。其次，我们在245个本地星系样本中研究了Rmol与星系整体性质之间的相关性。基于这些相关性，我们引入了四个Rmol的现象学模型，并将其应用于估算HIPASS星表中每个HI星系的质量。将由此得到的H2质量函数（每个Rmol模型对应一个）与基于CO光度函数推导出的参考H2质量函数进行比较，从而确定每个模型的贝叶斯证据，并识别出一个明确的最佳模型。在该模型中，对于旋涡星系，Rmol与星系哈勃类型和总气体质量均呈负相关。第三，我们基于一个表达式推导了规则星系的Rmol理论模型，该表达式描述了决定分子化程度的轴对称压力分布。在红移z=0处，该模型在定量上与最佳现象学模型相似，因此代表了一种一致性的推广，同时为Rmol对星系整体性质的依赖性提供了物理解释。将最佳现象学Rmol模型应用于HIPASS样本，我们推导出了本地宇宙首个完整的冷气体质量函数（HI+H2+氦）。