The Star Formation Efficiency per Free Fall Time in Nearby Galaxies

Autor: Jiayi Sun, Antonio Usero, Kathryn Kreckel, Mélanie Chevance, Miguel Querejeta, Dyas Utomo, Adam K. Leroy, Guillermo A. Blanc, Eve C. Ostriker, Andreas Schruba, Erik Rosolowsky, Frank Bigiel, Karin Sandstrom, Cinthya N. Herrera, Alexander P. S. Hygate, Jérôme Pety, Eva Schinnerer, J. M. Diederik Kruijssen, Eric Emsellem
Přispěvatelé: Max-Planck-Institut für Astronomie (MPIA), Max-Planck-Gesellschaft, Division of Geological and Planetary Sciences [Pasadena], California Institute of Technology (CALTECH), Astrophysique Interprétation Modélisation (AIM (UMR_7158 / UMR_E_9005 / UM_112)), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7), Centre de Recherche Astrophysique de Lyon (CRAL), École normale supérieure - Lyon (ENS Lyon)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de RadioAstronomie Millimétrique (IRAM), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire d'Etude du Rayonnement et de la Matière en Astrophysique (LERMA (UMR_8112)), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire de Paris, PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Université de Cergy Pontoise (UCP), Université Paris-Seine-Université Paris-Seine-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Astrophysique Interprétation Modélisation (AIM (UMR7158 / UMR_E_9005 / UM_112)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), École normale supérieure de Lyon (ENS de Lyon)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université de Cergy Pontoise (UCP), Université de Lyon-Université de Lyon-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS), Sorbonne Université (SU)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Cergy Pontoise (UCP), Université Paris-Seine-Université Paris-Seine-Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)
Rok vydání: 2018
Předmět:
Zdroj: The Astrophysical journal letters
The Astrophysical journal letters, Bristol : IOP Publishing, 2018, 861 (2), pp.L18. ⟨10.3847/2041-8213/aacf8f⟩
The Astrophysical journal letters, 2018, 861 (2), pp.L18. ⟨10.3847/2041-8213/aacf8f⟩
The Astrophysical Journal
ISSN: 2041-8205
2041-8213
0004-637X
1538-3881
0067-0049
DOI: 10.48550/arxiv.1806.11121
Popis: We estimate the star formation efficiency per gravitational free fall time, $\epsilon_{\rm ff}$, from observations of nearby galaxies with resolution matched to the typical size of a Giant Molecular Cloud. This quantity, $\epsilon_{\rm ff}$, is theoretically important but so far has only been measured for Milky Way clouds or inferred indirectly in a few other galaxies. Using new, high resolution CO imaging from the PHANGS-ALMA survey, we estimate the gravitational free-fall time at 60 to 120 pc resolution, and contrast this with the local molecular gas depletion time to estimate $\epsilon_{\rm ff}$. Assuming a constant thickness of the molecular gas layer ($H = 100$ pc) across the whole sample, the median value of $\epsilon_{\rm ff}$ in our sample is $0.7\%$. We find a mild scale-dependence, with higher $\epsilon_{\rm ff}$ measured at coarser resolution. Individual galaxies show different values of $\epsilon_{\rm ff}$, with the median $\epsilon_{\rm ff}$ ranging from $0.3\%$ to $2.6\%$. We find the highest $\epsilon_{\rm ff}$ in our lowest mass targets, reflecting both long free-fall times and short depletion times, though we caution that both measurements are subject to biases in low mass galaxies. We estimate the key systematic uncertainties, and show the dominant uncertainty to be the estimated line-of-sight depth through the molecular gas layer and the choice of star formation tracers.
Comment: 10 pages, 3 figures, and 2 tables. Accepted for publication in ApJ Letters
Databáze: OpenAIRE
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