Larson 定律的超声速湍流起源

我们重新审视了描述分子云结构和运动学的 Larson 标度律的起源。我们的分析基于最近的观测测量数据，以及一套包含自引力、湍流、磁场和多相热力学效应的星际介质模拟数据。等温超声速湍流的模拟复现了线宽 - 尺寸和质量 - 尺寸关系中观测到的斜率。无论是否包含自引力，线宽 - 尺寸关系保持不变。相反，随着前恒星核开始形成，质量 - 尺寸关系在声速尺度以下显著变平。我们的包含磁场且域大小为 200 pc 的多相模型复现了第一 Larson 定律的标度和归一化。模拟支持对 Larson 关系的湍流解释。该解释意味着：(i) 线宽 - 尺寸和质量 - 尺寸相关性的斜率由惯性级联决定；(ii) 三条 Larson 定律中没有一条是基本的；(iii) 相反，如果已知其中一条，则另外两条可由动能传递率的标度不变性导出。这并不意味着引力在动力学上不重要。湍流建立的结构自相似性在恒星形成云中因声速尺度附近引力不稳定性的发展而被打破。这种不稳定性导致前恒星核的形成，其特征质量由声速尺度设定。标度关系预测的核心质量函数高端斜率与 Salpeter 幂律指数一致。