引力不稳定性、恒星形成与吸积之间的平衡决定了盘星系的结构与演化

在过去 10 Gyr 中，恒星形成星系发生了剧烈变化，从团块状且富含气体的状态，转变为相当宁静的恒星主导盘，其比恒星形成率降低了几十倍。我们提出了一个通用理论模型，解释这种转变是如何发生的以及由哪些物理过程驱动，该模型利用了改进版的引力不稳定性主导星系演化工具（GIDGET）代码进行一维轴对称薄盘模拟。我们表明，在每个半径处，星系往往处于缓慢演化的平衡状态，其中新的吸积与恒星形成、星系风以及由引力不稳定性（GI）驱动的力矩引起的气体径向输运相平衡。气体面密度剖面由给定半径处哪些项处于平衡决定：在星系中心附近，直接吸积与恒星形成和星系风相平衡；在较大半径处，则与输运相平衡。我们预测星系会经历从剧烈盘不稳定性阶段到长期演化的平滑过渡。该模型为 z~2 星系中的高速度弥散和大团块、核球的生长及随后的淬灭，以及本地旋涡星系中性气体剖面的特征提供了自然解释。