三相星际介质数值模拟中的云性质及其与恒星形成的关联
摘要
我们应用基于重力和基于密度的方法在恒星形成、三相星际介质（ISM）的数值模拟中识别云，并比较它们的性质及其随时间与恒星形成率的全局关联。基于重力的方法识别束缚天体，其在密度 n_H ~ 100 cm^-3 时质量为 M ~ 10^3 - 10^4 M_solar，传统维里参数 alpha_v ~ 0.5 - 5。对于由密度阈值 n_H,min 定义的云，平均维里参数随 n_H,min 升高而降低，真正束缚的物质比例升高。令人惊讶的是，即便 alpha_v < 2，这些云也可能未束缚，且高质量云（10^4 - 10^6 M_solar）通常未束缚。这表明传统 alpha_v 至多只是 ISM 中束缚程度的近似度量。所有云的内部湍流运动随尺度增大为 sigma ~ 1 km/s(R/ pc)^1/2，与观测关系类似。束缚结构仅占模拟总质量的很小一部分，每个自由落体时间的恒星形成效率 epsilon_ff ~ 0.4。对于 n_H,min = 10 - 100 cm^-3，epsilon_ff ~ 0.03 - 0.3，随密度增大。在不同 n_H,min 下 SFR(t) 与聚合质量 M(n_H,min;t) 的时间关联分析显示，恒星形成的时延为 t_delay ~ t_ff(n_H,min)。SFR(t) 与 M(nH,min;t) 的关联在更高 n_H,min 下系统性增强。考虑中等密度气体时，剔除高维里参数云可改善与 SFR 的关联，与先前工作一致。即便在 high n_H,min 下，(SFR-epsilon_ff M/t_ff )/<SFR> 的时间离散度仍约 50%，源于系统的大幅涨落和固有随机性。
引用
@article{arxiv.1911.05078,
title = {Cloud Properties and Correlations with Star Formation in Numerical Simulations of the Three-Phase ISM},
author = {S. Alwin Mao and Eve C. Ostriker and Chang-Goo Kim},
journal= {arXiv preprint arXiv:1911.05078},
year = {2020}
}
备注
31 pages, 17 figures, submitted to ApJ