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银河系中致密气体质量-光度转换因子随金属丰度的变化

星系天体物理 2025-03-12 v1

摘要

HCN 和 HCO+^+ 是在银河系和外部星系中最常用的致密气体示踪剂。HCN 和 HCO+^+ J=10J = 1-0 谱线的光度通过转换因子 αQ\alpha_{Q} 转换为致密气体质量。传统上,无论环境如何,整个银河系及其他星系中的 αQ\alpha_{Q} 一直被认为是恒定的。我们分析了 17 个外银河系云和 5 个内银河系云,其金属丰度范围从 0.38 Z_{\odot} 到 1.29 Z_{\odot}。我们的分析表明 αQ\alpha_{Q} 并非恒定,而是随金属丰度变化。由整个云的 HCN 光度推导出的经金属丰度校正的 αQ\alpha_{Q} 在外银河系中几乎比内银河系高两倍。相比之下,HCO+^+ 对金属丰度的敏感性较低。我们建议在星系外研究中使用经金属丰度校正的致密气体转换因子 αtot,Gas(HCN)=19.54.4+5.6Z(1.53±0.59)\alpha^{'}_{\rm tot, Gas}(\rm HCN) = 19.5^{+5.6}_{-4.4} Z^{(-1.53 \pm 0.59)}αtot,Gas(HCO+)=21.44.4+5.5Z(1.32±0.55)\alpha^{'}_{\rm tot, Gas}(\rm HCO^{+}) = 21.4^{+5.5}_{-4.4} Z^{(-1.32\pm0.55)}。附近恒星的辐射对转换因子的影响与金属丰度的影响幅度相似。如果我们将 HCN 的金属丰度校正标度关系推广至中心分子带,α(HCN)\alpha(\rm HCN) 的值变为局部值的 1/3 至 1/2。这种效应可能部分解释了在 CMZ 中观测到的每致密气体质量较低的恒星形成率。

关键词

引用

@article{arxiv.2503.07931,
  title  = {Variation of Dense Gas Mass-Luminosity conversion factor with metallicity in the Milky Way},
  author = {Sudeshna Patra and Neal J. Evans and Kee-Tae Kim and Mark Heyer and Andrea Giannetti and Davide Elia and Jessy Jose and Jens Kauffmann and Manash R. Samal and Agata Karska and Swagat R. Das and Gyuho Lee and Geumsook Park},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2503.07931},
  year   = {2025}
}

备注

35 pages, 7 figures