盘星系的体积恒星形成定律

恒星形成（SF）定律是星系气体含量与其恒星形成率（SFR）之间的基本关系，并在星系演化模型中起关键作用。在本文中，我们基于体密度提出了盘星系的新经验 SF 定律。在流体静力平衡假设下，我们针对 12 个近邻恒星形成星系，在暗物质、恒星和气体的联合引力势中计算了气体盘厚度的径向增长。这使我们能将观测到的气体和 SFR 面密度转换为去投影的体密度。我们发现了气体（HI+H$_2$）体密度与 SFR 之间斜率为 1.3–1.9 的紧密相关性，其弥散显著小于基于表面的（Kennicutt）定律，且在五个数量级上斜率不变。这表明考虑星系盘厚度的径向增加对于重建其三维密度轮廓至关重要，尤其在其外缘。此外，我们的结果表明 Kennicutt 定律中看到的斜率断裂是由于盘耀变而非低面密度下 SF 效率的下降。令人惊讶的是，我们发现了 HI 体密度与 SFR 之间意想不到的相关性，表明原子气体是冷恒星形成气体的良好示踪剂，尤其在低密 HI 主导环境中。