星系中爆发式恒星形成起源的模型

我们提出了一个简单的解析模型，以理解星系中的恒星形成何时是时间稳态的，何时是爆发式的。最近的模型将星系中观测到的恒星形成率与气体面密度之间的 Kennicutt-Schmidt 关系解释为恒星反馈与引力平衡的结果。我们认为，当这种平衡无法稳定维持时，就会发生爆发式恒星形成，并确定了星系尺度恒星形成应呈现爆发式的两种机制：i) 对于所有质量的星系，在高红移 (z>~1) 时；ii) 对于任何红移的星系，在低质量时（取决于气体分数）。在高红移处，特征星系动力学时标变得太短，以至于超新星反馈无法有效响应星系盘中的引力坍缩（这一效应最近在星系核中被识别出来）；而在矮星系中，恒星形成发生在太少的明亮恒星形成区，无法有效地平均化。由于早期宇宙中气体分数升高，爆发性在高红移处也得到增强。因此，我们的模型可以解释最近高分辨率星系形成模拟在这些机制下预测的爆发式恒星形成率，以及在本地矮星系和高红移星系中观测推断出的爆发式恒星形成历史。在我们的模型中，爆发式恒星形成与特别强烈的超新星时空聚集相关联。这种聚集可以促进星系风的形成，因此我们的模型也可能解释在高红移大质量星系中推断出的风质量加载因子远高于其 z~0 对应天体的现象。