巨型分子云中恒星形成效率的动量调节模型

我们提出了一个最小化的解析框架来研究巨型分子云中每自由落体时间的恒星形成效率 $\epsilon_{\rm ff}$，重点关注观测到的围绕 $\epsilon_{\rm ff} \sim 0.01$ 聚集的起源。我们通过恒星反馈与湍流耗散之间的动量平衡来模拟湍流速度弥散的时间演化，并表明这通常会导致一个对全局云性质仅有微弱依赖的稳定低效率平衡态。我们通过引入引力驱动湍流的唯象贡献来扩展该框架，并发现在典型 GMC 条件下，反馈驱动和引力驱动运动都会收敛到相似的平衡态。该效率可以表示为引力速度尺度与有效反馈速度尺度之间的比率，为自调节恒星形成提供了物理上透明的解释。该模型为观测到的气体-恒星形成标度关系提供了一个简单且物理驱动的解释，包括云尺度的 Schmidt 类标度关系和对云群进行平均后的 Kennicutt 类标度关系。与观测到的 GMC 性质的比较显示在几倍的因子内是一致的，并突出了 $\epsilon_{\rm ff}$ 对云参数的微弱敏感性。尽管其具有简单性，该框架捕捉了湍流、引力和反馈之间的主导阶相互作用，并为 GMC 中低恒星形成效率的起源和稳健性提供了物理上透明的解释。