Wide-field CO isotopologue emission and the CO-to-H$_2$ factor across the nearby spiral galaxy M101
Notice bibliographique
Résumé
Carbon monoxide (CO) emission is the most widely used tracer of the bulk molecular gas in the interstellar medium (ISM) in extragalactic studies. The CO-to-H$_2$ conversion factor, $α_{\rm CO}$, links the observed CO emission to the total molecular gas mass. However, no single prescription perfectly describes the variation of $α_{\rm CO}$ across all environments across galaxies as a function of metallicity, molecular gas opacity, line excitation, and other factors. Using resolved spectral line observations of CO and its isotopologues, we can constrain the molecular gas conditions and link them to a variation in the conversion factor. We present new IRAM 30-m 1mm and 3mm line observations of $^{12}$CO, $^{13}$CO, and C$^{18}$O} across the nearby galaxy M101. Based on the CO isotopologue line ratios, we find that selective nucleosynthesis and opacity changes are the main drivers of the variation in the line emission across the galaxy. Furthermore, we estimated $α_{\rm CO(1-0)}$ using different approaches, including (i) the dust mass surface density derived from far-IR emission as an independent tracer of the total gas surface density and (ii) LTE-based measurements using the optically thin $^{13}$CO(1-0) intensity. We find an average value of $α_{\rm CO}=4.4{\pm}0.9\rm\,M_\odot\,pc^{-2}(K\,km\,s^{-1})^{-1}$ across the galaxy, with a decrease by a factor of 10 toward the 2 kpc central region. In contrast, we find LTE-based values are lower by a factor of 2-3 across the disk relative to the dust-based result. Accounting for $α_{\rm CO}$ variations, we found significantly reduced molecular gas depletion time by a factor 10 in the galaxy's center. In conclusion, our result suggests implications for commonly derived scaling relations, such as an underestimation of the slope of the Kennicutt Schmidt law, if $α_{\rm CO}$ variations are not accounted for.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
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Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
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score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».