磁化湍流能否设定恒星的质量尺度？

理解自引力、等温、磁化气体的演化对恒星形成至关重要，因为这些物理过程被假定为设定了初始质量函数（IMF）。我们利用 GIZMO 代码展示了一套等温磁流体动力学（MHD）模拟，解析了巨分子云（GMCs）中单颗恒星的形成，涵盖了观测到的 GMCs 中的一系列马赫数。与过去的工作一样，平均与中位恒星质量对数值分辨率敏感，因为它们对贡献总体恒星质量极小比例的低质量恒星敏感。一旦湍流碎裂被良好解析，质量加权的中位恒星质量 $M_\mathrm{50}$ 便对分辨率不敏感。在不强加 Larson 型标度律的情况下，我们的模拟发现对于 GMC 质量 $M_\mathrm{0}$、声速马赫数 $\mathcal{M}$、位力参数 $\alpha_\mathrm{turb}$ 和恒星形成效率 $\mathrm{SFE}=M_\mathrm{\star}/M_\mathrm{0}$，有 $M_\mathrm{50} \propto M_\mathrm{0} \mathcal{M}^{-3} \alpha_\mathrm{turb} \mathrm{SFE}^{1/3}$。该拟合与先前来自 RAMSES、ORION2 和 SphNG 代码的 IMF 结果吻合良好。尽管 $M_\mathrm{50}$ 在云尺度上对磁场强度无显著依赖，但 MHD 对于阻止导致恒星质量不收敛的碎裂级联是必要的。对于与银河系中恒星形成 GMCs 相似的初始条件和 SFE，我们预测 $M_\mathrm{50} > 20 M_{\odot}$，比观测值（$\sim 2 M_\odot$）大一个数量级，并伴随褐矮星过剩。此外，$M_\mathrm{50}$ 对初始云属性敏感，并在给定云内随时间强烈演化，预测比观测所允许的 IMF 变异性大得多。我们得出结论：除 MHD 湍流与引力之外的物理是 IMF 的必要成分。