【摘要】：恒星形成于巨型分子云(GMCs)中的致密分子云核中。致密分子云核可以通過大偶極矩的分子,如HCN、HCO+來示蹤。恒星形成率(由LIR示蹤)和致密分子氣體質(zhì)量(由LHCN1-0示蹤)在整體星系中是線性相關(guān)的。研究星系中的恒星形成規(guī)律是天體物理的前沿。本論文著重研究了近鄰星系M51盤上的致密分子氣體和恒星形成的關(guān)系。在引言中我們介紹了恒星的形成過程、星系的恒星形成率的測(cè)量、星系的(致密)分子氣體的測(cè)量、星系中的(致密)分子氣體和恒星形成的關(guān)系,以及研究近鄰星系M51的優(yōu)勢(shì)。本論文通過使用IRAM 30m、NOEMA和JCMT望遠(yuǎn)鏡對(duì)近鄰星系M51盤上的致密分子氣體進(jìn)行了觀測(cè),得到了以下三個(gè)方面的結(jié)果:一、我們使用IRAM 30m望遠(yuǎn)鏡對(duì)M51星系盤上示蹤致密分子氣體的HCN J=1-0譜線進(jìn)行了 1 kpc尺度空間分辨率的成圖觀測(cè),首次展示了星系M51 HCN J=1-0譜線積分強(qiáng)度在星系盤上的分布。結(jié)合紅外數(shù)據(jù)計(jì)算得到的恒星形成率分布,我們發(fā)現(xiàn)星系M51中致密分子氣體的恒星形成效率(LIR/LHCN1-0)在星系中心處比旋臂處低。這或許可以通過以下原因來解釋:(1)星系中心的湍流比旋臂處更強(qiáng),而強(qiáng)湍流抑制了星系中心恒星的形成;(2)旋臂處金屬豐度比星系中心低,而低金屬豐度導(dǎo)致了單位質(zhì)量致密分子氣體的HCN J=1-0發(fā)射強(qiáng)度變?nèi)?從而導(dǎo)致在旋臂處測(cè)得的LIR/LHCN1-0偏高。二、我們利用NOEMA干涉陣望遠(yuǎn)鏡對(duì)星系M51外圍旋臂上分子云集合的HCN J=1-0和HCO+J=1-0譜線進(jìn)行了的100 pc空間分辨率的觀測(cè),得到了 6個(gè)分子云集合的致密分子氣體譜線光度。通過比較不同尺度天體(十幾kpc的星系、1 kpc左右的星系盤上局部區(qū)域、100pc左右的分子云集合和1 pc左右的銀河系內(nèi)分子云核)的致密分子氣體質(zhì)量(LHCN1-0)和恒星形成率(LIR)的關(guān)系,我們發(fā)現(xiàn)LHCN1—0和LIR的線性相關(guān)性在空間尺度小至100 pc的分子云集合中依然成立。同時(shí),我們發(fā)現(xiàn)有大質(zhì)量恒星正在形成的分子云集合的致密分子氣體的恒星形成效率(LIR/LHCN1-0和LIR/LHCo+1-0)相對(duì)較高。三、我們還首次利用JCMT望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)了 M51星系內(nèi)盤示蹤極致密分子氣體的HCN J =4-3和HCO+J =4-3譜線。我們發(fā)現(xiàn)M51星系內(nèi)盤的LIR和LHCN4-3的相關(guān)關(guān)系符合整體星系的相關(guān)性趨勢(shì)。然而,M51星系內(nèi)盤的LIR和LHCN1-0的相關(guān)關(guān)系偏離整體星系的相關(guān)性趨勢(shì)(M51星系內(nèi)盤的LHCN1-0偏大)。同時(shí),我們研究了亮紅外星暴后星系,SDSS J144816.04+173305.9,停止星暴活動(dòng)的原因。我們利用IRAM 30m望遠(yuǎn)鏡對(duì)該星暴后星系的12CO 1-0、13CO 1-0和12CO 2-1譜線進(jìn)行了觀測(cè),發(fā)現(xiàn)12CO 1-0和13CO 1-0的光度比(17,4)比一般星系盤上的值(～6)大2倍,達(dá)到了和星暴星系類似的值。光薄的13CO 1-0譜線比光厚的12CO 1-0譜線更能反映分子氣體的質(zhì)量。因此我們用12CO 1-0光度估計(jì)該星暴后星系的分子氣體質(zhì)需要使用星暴星系的CO-to-H2轉(zhuǎn)換因子。若對(duì)該星暴后星系使用一般星系盤上的轉(zhuǎn)換因子會(huì)高估分子氣體的質(zhì)量。通過比較分子氣體質(zhì)量和恒星形成率,我們發(fā)現(xiàn)該星暴后星系符合 Kennicutt-Schmidt 定律。
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【學(xué)位授予單位】：南京大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：P152

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本文編號(hào)：2347166