Новый метод отслеживает массу молекулярного газа в далеких галактиках

Распределение L_{[C ii]}/L_CO(1−0) из SC Madden et al. (2020) PDR-моделей (Z = 0,05 − 1 Z_⊙, G₀ = 10^1,25 − 10^4,06 и n = 10¹ − 10⁴ см⁻³), наложенное на результаты гауссовой подгонки. Автор: The Astrophysical Journal (2024). DOI: 10.3847/1538-4357/ad8c3e

Молекулярный газ (H ₂) играет решающую роль в формировании звезд, ключевом факторе эволюции галактик. Поэтому измерение содержания газа в галактиках имеет решающее значение. Однако традиционный индикатор массы H ₂, линия CO(1-0), сложно обнаружить в ранней Вселенной из-за различных факторов, включая низкое содержание металлов.

В результате возникает острая необходимость в альтернативных трассерах H ₂, особенно по мере обнаружения все большего количества галактик с большими красными смещениями.

В последние годы эмиссия [C II] 158 микрон стала перспективным инструментом для исследования содержания газа в далекой Вселенной. Однако в более ранних исследованиях отсутствовала последовательная методология и разнообразный набор данных, охватывающий широкий диапазон параметров. Это препятствовало проверке эффективности и надежности эмиссии [C II] 158 микрон в качестве трассера для общего молекулярного газа.

Чтобы заполнить этот пробел, исследователи проанализировали выборку из около 200 местных галактик и галактик с большим красным смещением (32 источника с красным смещением больше 1), которые имеют совершенно разные физические условия.

Они обнаружили сильную линейную зависимость между светимостями линий [C II] и CO(1−0), подтверждающую, что [C II] может эффективно отслеживать общую массу молекулярного газа. Существует небольшая разница между сверхяркими инфракрасными галактиками и менее яркими галактиками.

Исследователи также предполагают, что на эту связь, вероятно, влияют среднее значение наблюдаемого визуального поглощения и диапазон отношения интенсивности дальнего ультрафиолета к плотности газа в галактиках.

В ходе дальнейших исследований ученые обнаружили, что соотношение [C II]/CO тесно связано с несколькими свойствами галактик. К этим свойствам относятся поверхностная плотность инфракрасной светимости, расстояние от главной последовательности и доля излучения [C II], исходящего от ионизированного газа.

Эти результаты показывают, что следует проявлять осторожность при использовании постоянного коэффициента пересчета [C II] в H ₂ для оценки массы H ₂, особенно в экстремальных случаях, таких как галактики с низкой активностью звездообразования или галактики с высокой поверхностной плотностью звездообразования.

Больше информации: Yinghe 应和 Zhao 赵 et al, Ionized Carbon in Galaxies: The [C ii] 158 μm Line as a Total Molecular Gas Mass Tracer Revisited, The Astrophysical Journal (2024). DOI: 10.3847/1538-4357/ad8c3e

Источник: Chinese Academy of Sciences