ALMA亚毫米CO谱线成像观测：红移0.15的星系恒星形成效率的空间分辨研究

High-resolution observations about the cold gas component in the galaxies are crucially important in understanding the process of the star formation. To investigate the spatial properties of the galaxies with different star formation efficiency (SFE = SFR/M_gas), based on the ALMA, APEX, Magellan, VLT/MUSE data that we have been awarded and the ALMA, APEX data that have delivered, we propose to study the transition of the star formation efficiency, the spatial distribution of the H2 gas and ionized gas, the relation between the star formation and galactic dynamics, the metallicity and the ionization source of the galaxy with different SFE on a Herschel selected galaxy sample at redshift 0.15.

高分辨率的星系冷气体观测对于星系恒星形成过程的研究至关重要。为了研究不同恒星形成效率 (Star formation efficiency, SFE = SFR/M_gas) 的星系空间分辨性质，本项目计划借助申请人申请到的高优先级ALMA,APEX, Magellan, VLT/MUSE数据(于2018年观测)和已经观测完成的ALMA, APEX/SEPIA数据研究Herschel远红外观测样本里的一批红移约0.15的星系恒星形成效率，星系的H2气体和电离气体的分布，星系恒星形成和星系动力学的关系，不同恒星形成效率的星系金属丰度，星系气体电离源等一系列课题。

本项目主要研究一批Herschel选的红外亮近邻恒星形成星系的性质。我们处理了申请得到的ALMA观测数据，并且结合我们申请得到的VLT, VLA, FAST的数据研究了这一样本的气体形态，动力学等。我们也研究了近邻和高红移恒星形成星系的形态等课题。主要结果有 1，我们发现星系的恒星形成效率和CO尺寸有反相关的趋势，这意味着我们可能可以根据星系气体分布尺寸来估计恒星形成效率；2，我们得到三个红外亮星系的恒星形成率和气体分布，发现这个红外亮星系的恒星形成效率在星系中心和外区没有显著变化；3，我们通过动力学信息推测星系的质量分布，发现红外亮星系的 CO-to-H2 的值在1左右，更接近极亮红外星系的alpha_CO；4，我们观测到样本中三个星系的中性氢辐射，发现中性氢和CO谱线宽度非常接近，这意味着我们可能可以用CO谱线做中高红移星系的Tully-Fisher关系；5，我们用这个样本的ALMA, VLA, Herschel数据和一些公开的数据建立了L1.4-LIR-L’CO基本面关系，并且估计了宇宙里的分子云质量随红移的演化关系；6，我们研究了星系的恒星形成尺寸，发现了一批紫外尺寸小于近红外尺寸的星系，更符合outside-in的演化方式，也发现低面亮度星系的紫外尺寸比红外尺寸更大，和大质量星系inside-out的图像类似，这说明低质量星系的形成可能有两种途径；我们也发现Ha选的高红移星系的尘埃分布半径比亚毫米波选的高红移星系更大，也许可以用来解释以前观测到的低红移年老的大尺寸盘星系。