天体物理学 > 星系的天体物理学
[提交于 2024年9月30日
(v1)
,最后修订 2025年1月24日 (此版本, v2)]
标题: HCN/CO 比率是否可以追踪气体的恒星形成比例? 二. CO 和 HCN 发射率的变化
标题: Does the HCN/CO ratio trace the star-forming fraction of gas? II. Variations in CO and HCN Emissivity
摘要: 我们利用正常恒星形成星系以及更极端系统的云团观测性质,来建模 HCN 和 CO 的$J=1-0$转移发射率。这些模型与 HCN 和 CO 的$J=1-0$转移的观测结果进行了比较。我们将这些模型发射率与恒星形成重力湍流模型的预测相结合,探讨激发和光学深度对 CO 和 HCN 辐射的影响,并评估观测到的 HCN/CO 比值是否追踪了分子云中引力束缚致密气体($f_\mathrm{grav}$)的比例。我们的建模得出的 HCN/CO 比值和发射率与观测测量结果一致。CO 辐射在不同环境中表现出各种光学深度,从正常星系中的光学厚到极端系统中的适度光学薄。HCN 只是适度光学厚,且在普通和极端星系中都存在显著次热激发。我们发现 HCN/CO 与$f_\mathrm{grav}$呈反相关,这与恒星形成的重力湍流模型预测相符。相反,这个比率追踪的是中等密度气体($n>10^{3.5}\ \mathrm{cm}^{-3}$),低于标准致密气体阈值$n>10^{4.5}\ \mathrm{cm}^{-3}$。CO 发射率的变化强烈依赖于光学深度,因为云气动力学变化。HCN 发射率更强烈地依赖于激发,因此并不直接追踪 CO 发射率的变化。我们得出结论,如果恒星形成的临界密度在分子云中发生变化,那么单一线谱比值(例如 HCN/CO)不会始终追踪引力束缚的恒星形成气体的比例。这项工作强调了在应用 HCN 转换因子以估算近邻星系中致密(即$n>10^{4.5}\ \mathrm{cm}^{-3}$)气体含量时需要考虑的重要不确定性。
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