一种修正的恒星形成律作为星系演化中未解决问题的解决方案

为了重现恒星质量函数的低质量端，当前大多数星系演化模型都依赖于非常有效的超新星反馈。然而，这种解决方案似乎存在若干缺陷，例如预测在 $z=0$ 时低质量星系中的恒星形成过少。在这项工作中，我们探索了恒星形成（SF）律的修正，作为实现与恒星质量函数匹配的替代解决方案。我们基于 De Lucia & Blaizot 的半解析模型，但采用不同的 SF 律，并应用 Neistein & Weinmann 发展的形式体系，在 Millennium 和 Millennium-II 模拟中进行了研究。我们最佳的模型包括：在低恒星质量下，SF 效率低于 Kennicutt-Schmidt 律的预测；没有尖锐的冷气体质量阈值来触发 SF；以及一个与宇宙时间无关的 SF 律。这些简单的修正使得我们的模型在重现质量低于 $10^{10}M_{\odot}$ 的星系的多种性质方面，比当前的标准模型更为成功。改进之处包括：与观测到的星系自相关函数良好匹配；从 $z=3$ 到 $z=0$ 的恒星质量函数演化与观测相似；以及与观测到的比恒星形成率有更好的一致性。然而，我们的修正也导致了对星系冷质量含量的严重高估。这表明，要找到一个成功的模型，可能需要对恒星形成和超新星反馈进行精细调节，同时改进气体冷却过程，或者可能需要引入一个尚不为人知的、能在高红移有效加热或排出气体的过程。