近邻红外亮星系的<'12>CO,<'13>CO和C<'18>O分子气体的观测研究

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利用紫金山天文台青海观测站13.7米射电望远镜,我们对11个近邻(cz<1000 km s-1)的红外亮星系的主轴进行了12CO、13CO和C18O(J=1-0)分子谱线的观测。11个星系中除了在NGC3031中没有测到13CO发射外,其它星系都已经测到12CO(之后简写为CO)和13CO发射。到目前为止完成了四个星系(NGC3627、NGC3628、NGC4631和NGC5194)沿主轴方向半个波束采样间隔的观测,在这四个星系中的46个位置均测到CO的发射,其中31个位置测到了13CO的发射。对于星系M82我们进行了4角分×2.5角分的成图观测,在所有测到CO发射的47个点中,只有15个点测到了13CO的发射。另外,C18O的发射也已经在M82和NGC5194中的9个位置探测到。NGC3627、NGC3628和NGC5194中的CO和13CO的发射强度沿星系主轴方向的分布均可以较好地用指数函数I(R)=I0 exp(-R/R0)进行拟合,拟合得到的CO标长范围为2-4kpc,并且NGC3627和NGC5194的CO标长与光学K波段的标长(~3kpc)大小相一致。CO和13CO的积分强度比值R沿星系径向从中心向外盘逐渐减小,大小变化范围是3.5±0.9至24.8±2.5,在星系中心和星系盘的平均值分别是9.0±3.0和5.6±1.9。   对这些星系的MIPS红外波段测光得到的局部区域的红外光度与CO和13CO光度的比较发现,归一化后的CO光度与红外光度仍有一定的相关性,而13CO光度与红外光度相关性很弱,分析认为CO的发射强度在恒星活动剧烈的区域可能会随着气体温度的升高而增强。比较分别用CO和13CO示踪分子气体总质量得到的恒星形成效率时发现,当在不同的物理环境中采用统一的转换因子(X因子)时,由13CO示踪分子气体质量推得的SFE沿星系主轴的变化与尘埃温度的变化相一致,而对于CO则需要采用不同的X因子。因此相对来说13CO能更加可信地示踪分子气体的总质量,CO和13CO的积分强度比值R的变化能够较好地示踪X因子的变化,并且比值R随着恒星形成率的增高有增大的趋势。此外,比较由C18O发射强度得到的H2柱密度发现,在星暴星系M82中用标准银河系X因子估计的分子气体质量明显高估了约2.5倍,这一结果也表明在恒星活动剧烈的星暴区域应选取较小的X因子。   对CO发射较强的星系M82和NGC5194,在星系中心及附近区域还观测了致密分子HCO+和CS的谱线发射。结合CO三条分子谱线的发射以及文献中其它类型星系的谱线发射强度,发现比值R在不同类型的星系中变化较大,但是I(13CO)/I(C18O)、I(13CO)/I(HCO+)和I(13CO)/I(CS)的比值却变化不大。我们的结果与之前的研究相一致,分析认为比值R的变化可能与恒星形成活动剧烈的区域中的分子气体的物理环境和可能存在的两种类型的分子云结构以及星风的作用等因素有关,并且这些因素也都同样影响着X因子。
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