PHANGS-JWST First Results: A Global and Moderately Resolved View of Mid-infrared and CO Line Emission from Galaxies at the Start of the JWST Era - INSU - Institut national des sciences de l'Univers
Article Dans Une Revue The Astrophysical journal letters Année : 2023

PHANGS-JWST First Results: A Global and Moderately Resolved View of Mid-infrared and CO Line Emission from Galaxies at the Start of the JWST Era

Adam K. Leroy
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Alberto D. Bolatto
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Karin Sandstrom
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Erik Rosolowsky
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Ashley. T. Barnes
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F. Bigiel
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Médéric Boquien
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Jakob S. den Brok
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Yixian Cao
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Jérémy Chastenet
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Mélanie Chevance
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I-Da Chiang
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Ryan Chown
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Dario Colombo
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Sara L. Ellison
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Kathryn Grasha
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Jonathan D. Henshaw
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Ralf S. Klessen
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Eric W. Koch
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Jaeyeon Kim
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Kathryn Kreckel
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J. M. Diederik Kruijssen
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Kirsten L. Larson
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Janice C. Lee
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Rebecca C. Levy
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Lihwai Lin
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Daizhong Liu
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Sharon E. Meidt
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Miguel Querejeta
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Mónica Rubio
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Toshiki Saito
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Samir Salim
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Eva Schinnerer
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Mattia C. Sormani
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Jiayi Sun
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David A. Thilker
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Antonio Usero
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Stuart N. Vogel
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Elizabeth J. Watkins
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Cory M. Whitcomb
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Thomas G. Williams
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Christine D. Wilson
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Résumé

We explore the relationship between mid-infrared (mid-IR) and CO rotational line emission from massive star-forming galaxies, which is one of the tightest scalings in the local universe. We assemble a large set of unresolved and moderately (~1 kpc) spatially resolved measurements of CO (1-0) and CO (2-1) intensity, I CO, and mid-IR intensity, I MIR, at 8, 12, 22, and 24 μm. The I CO versus I MIR relationship is reasonably described by a power law with slopes 0.7-1.2 and normalization I CO ~ 1 K km s-1 at I MIR ~ 1 MJy sr-1. Both the slopes and intercepts vary systematically with choice of line and band. The comparison between the relations measured for CO (1-0) and CO (2-1) allow us to infer that ${R}_{21}\propto {I}_{\mathrm{MIR}}^{0.2}$ , in good agreement with other work. The 8 μm and 12 μm bands, with strong polycyclic aromatic hydrocarbon (PAH) features, show steeper CO versus mid-IR slopes than the 22 and 24 μm, consistent with PAH emission arising not just from CO-bright gas but also from atomic or CO-dark gas. The CO-to-mid-IR ratio correlates with global galaxy stellar mass (M ) and anticorrelates with star formation rate/M . At ~1 kpc resolution, the first four PHANGS-JWST targets show CO-to-mid-IR relationships that are quantitatively similar to our larger literature sample, including showing the steep CO-to-mid-IR slopes for the JWST PAH-tracing bands, although we caution that these initial data have a small sample size and span a limited range of intensities.
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Adam K. Leroy, Alberto D. Bolatto, Karin Sandstrom, Erik Rosolowsky, Ashley. T. Barnes, et al.. PHANGS-JWST First Results: A Global and Moderately Resolved View of Mid-infrared and CO Line Emission from Galaxies at the Start of the JWST Era. The Astrophysical journal letters, 2023, 944, ⟨10.3847/2041-8213/acab01⟩. ⟨insu-04473226⟩
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