前人通过观测大偶极距分子(HCN、HNC、HCO+、CS 等) 的转动跃迁谱线，来示踪致密分子气体，并成功地探讨了恒星形成率与致密分子气体之间的关系。然而，由于可能存在化学丰度影响、临界密度差异等多个不确定性因素，关于这些探针对致密分子气体的示踪是否有系统偏差，一直存在争议。因此，针对不同的分子探针示踪致密分子气体是否一致，亟需开展系统地研究。
近日，由中国科学院上海天文台科研人员牵头的研究团组构建了目前国际上最大的拥有四个致密分子气体探针的同时观测数据的星系样本，并发现它们在示踪致密气体的性质上没有本质差别。目前该工作已被国际天文顶级期刊《英国皇家天文学会月刊》（MNRAS）接收。
该研究团队利用位于西班牙的IRAM 30米毫米波段望远镜对一个包括约70个近邻星系的样本进行了多个致密分子气体探针(HCN、HCO+、HCN 1-0以及CS 3-2)的同时观测，这是迄今为止国际上最大的拥有多致密分子气体探针的同时观测数据的星系样本。他们还收集了前人发表的相关HCN、HCO+、HCN 1-0的两个观测样本结果，获得了约140个源的相关信息。样本在红外光度上相差千万倍。
该工作的第一作者、上海天文台博士生李菲(已于2020年7月毕业，现为南京大学博士后)介绍，作为博士期间的研究内容之一，基于这个大样本，她所在的团队研究了分子气体探针与恒星形成率的关系。结果表明，这4个致密分子气体探针的谱线光度与星系的红外光度之前都存在着紧密的线性相关，即虽然这些致密分子气体探针具有不同临界密度，但在示踪致密气体的性质上并没有本质的差别。
该论文中的统计结果还表明，不同红外光度星系中致密气体的恒星形成效率（恒星形成率与气体质量的比值）并无差异。这说明，虽然在具体星系中，不同的致密分子气体探针对于致密分子气体质量的估算可能存在几倍的差异。但是，在进行大样本统计研究时，这些不同的致密分子气体探针可以非常一致地示踪正在形成恒星的致密分子气体，恒星形成效率均不随恒星形成率变化。
前人基于小样本分析认为，HCN/HCO+谱线强度比能够帮助判定该星系是否由深埋的AGN或者星暴主导。“但我们大样本的研究结果表明，该参数并不能很好地区分星系是否由深埋的AGN或星暴主导。一定程度上我们不支持前人工作得到的结论。”该工作的通讯作者、上海天文台的王均智研究员说。
该研究获得了国家自然科学基金重大项目（项目编号：11590783）的资助，团队成员来自于中国科学院上海天文台、德国马普地外物理研究所、中国科学院国家天文台、南京大学和德国马普射电研究所。
图1：致密分子气体探针HCN 1-0，HCO+1-0，HNC 1-0，CS 3-2的谱线光度与星系红外光度的关系。蓝色圆圈标记的源是我们利用IRAM 30米的探测数据，红色圆圈和黄色圆圈标记的源分别来自文献Privon et al. (2015)和Costagliola et al. (2011)。绿色圆圈标记的是没有探测到致密分子气体探针的源。红色虚线为所有数据参与拟合的最好斜率，黑色实线是仅利用我们自己的探测数据拟合的最好斜率。
科研论文链接：
https://academic.oup.com/mnras/advance-article/doi/10.1093/mnras/stab745/6169714
科学联系人：
王均智，中国科学院上海天文台，jzwang@shao.ac.cn
新闻联系人：
左文文，中国科学院上海天文台，wenwenzuo@shao.ac.cn, 021-34775125
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