Emissão de C ii 158 μm como um indicador da taxa de formação estelar de galáxias

RESUMO Observações de galáxias locais formadoras de estrelas (SFGs) mostram uma correlação estreita entre a luminosidade da linha de carbono ionizado singularmente (L ₂\, ₈₈) e a taxa de formação estelar (SFR), sugerindo que L ₂\, ₈₈ pode ser um traçador útil de SFR para galáxias. No entanto, algumas outras populações de galáxias apresentam L ₂\, ₈₈/SFR mais baixas do que SFGs locais, incluindo as galáxias brilhantes no infravermelho (IR) e em explosão estelar em baixos e altos deslocamentos para o vermelho, bem como algumas SFGs moderadas na época da reionização (EoR). As origens deste 'déficit de C\, II' não estão claras. Neste trabalho, estudamos a relação L ₂\, ₈₈–SFR de galáxias usando uma amostra de galáxias com z = 0–8 com M_* 10⁷-5 10^11\, M_ extraídas de simulações cosmológicas de volume e zoom-in do projeto Feedback in Realistic Environments (fire). Encontramos uma expressão analítica simples para L ₂\, ₈₈/SFR de galáxias em termos dos seguintes parâmetros: fração de massa de gás emitindo C\, II (f ₂\, ₈₈), metalicidade do gás (Zgas), densidade do gás (ngas) e tempo de depleção do gás (t ₃₄₏=M ₆₀ₒ/ SFR). Encontramos dois regimes físicos distintos: galáxias ricas em H₂, onde tdep é o principal fator do déficit de C\, II, e galáxias pobres em H₂ onde Zgas é o principal fator. O déficit de C\, II observado em galáxias brilhantes no infravermelho e galáxias do início do EoR, correspondendo aos dois regimes diferentes, é devido ao curto tempo de depleção do gás e à baixa metalicidade do gás, respectivamente. Nosso resultado indica que o déficit de C\, II é um fenômeno comum nas galáxias, e é necessário ter cautela ao aplicar um fator de conversão constante de L ₂\, ₈₈ para SFR derivado de SFGs locais para estimar a densidade de SFR cósmica em altos deslocamentos para o vermelho e interpretar os dados de futuros experimentos de mapeamento de intensidade da linha C\, II.