恒星形成是理解星系形成和宇宙演化的重要基石，相关研究一直是天体物理研究的重要热点之一。近20年人们认识到恒星是从分子云，特别是高密度的分子云云核区域中形成，最直接的证据是Gao & Solomon 2004利用致密分子HCN（1-0）发射线发现其与星系的总红外光度有很紧密的线性关系。在恒星诞生后随着不断地演化，它们会产生恒星风加热周围的气体，其中尤其是大质量恒星产生的强烈星风能将气体加热到百万开尔文甚至更高的温度。同时，在恒星演化的末期，超新星爆炸也会加热周围大量的气体到达如此高的温度。这些高温热气体是星际空间软X射线的主要来源之一。通过对整个星系热气体辐射出的软X射线（0.5-2keV）的研究，人们发现它的光度与整个星系的恒星形成率也有很好的线性关系，这表明二者之间联系紧密，但之前研究受限于观测仪器和数据的限制，很少有研究对星系局部更小的区域展开，我们不清楚在这些更小更复杂的环境下热气体的软X射线辐射与恒星形成率是否还能保持线性的关系，探明这一问题对理解恒星形成的机制十分重要。同时，探究致密分子气体和热气体的相关性对我们理解恒星形成也同样不可或缺。

图1: 近邻漩涡星系的光学图像及中心1.6kpc范围内的软X射线和红外70微米图像

我们结合东亚天文台大型亚毫米波望远镜JCMT的MALATANG项目和钱德拉卫星的档案数据，对5个邻近银河系的旋涡星系中心1.6kpc区域进行了研究。图2展示了2种致密分子气体示踪剂HCN（4-3）和HCO⁺（4-3）发射与软X射线（0.5-2keV）光度之间的关系。从图中可以看出热气体光度和致密分子发射线之间有明显的相关性，这符合我们的预期。对于这种相关性，星系的恒星形成是它们之间的桥梁。

图2: 致密分子示踪剂与软X射线光度在星系中心小尺度的关系

图3不同颜色的数据点（除黑色数据点外）展示的是星系小尺度（～200pc）热气体光度和恒星形成率之间的关系。黑色实线是不同颜色数据点的最佳拟合结果，斜率值为1.8，从图中可以看出明显与星系整体的线性结果（黑色虚线）不同。这表明星系中心的热气体环境与星系整体的平均有很大的差异。是什么原因导致星系中心热气体环境的巨大改变对我们理解恒星形成和星系的形成与演化非常关键。

图3: 软X射线光度在不同尺度上与恒星形成率的关系

该研究工作发表在国际权威天体物理学术期刊The Astrophysical Journal Letters上（2024年第967卷第2期）。研究论文的第一作者为厦门大学天文学系博士研究生张春意，共同通讯作者为厦门大学天文学系王俊峰教授和中国科学院紫金山天文台谈清华副研究员，其他合作者包括厦门大学天文学系高煜教授、厦门大学天文学系博士研究生林淑婷、南京大学天文与空间科学学院许啸宇博士。研究工作得到了国家重点研发计划和国家自然科学基金的支持。在此项工作开展期间，高煜教授因病不幸离世，此工作谨献给我们敬爱的高老师！

原文链接：https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/ad4a69

arxiv链接：http://arxiv.org/abs/2405.13284