旋涡星系中局域与全局恒星形成的耦合：较差自转的效应

恒星形成是塑造星系的关键因素之一。这一过程在单个巨分子云的小尺度“局域”上以及“全局”星系尺度上（例如 Kennicutt-Schmidt 定律）都已从模拟和观测中得到较好理解。然而，如何将全局与局域恒星形成尺度联系起来，以及这种联系是否可能，仍无定论。在此我们分析了一个由 17 个邻近旋涡星系组成的联合样本的空间分辨运动学和恒星形成率密度 $\Sigma_{SFR}$，其中 9 个星系使用我们自己的 H$\alpha$ 光学观测获得，8 个来自 THINGS 项目的星系通过中性氢射电观测结合多波长光谱能量分布分析获得。我们表明，旋涡星系中几百秒差距尺度上的方位角平均归一化恒星形成率密度正比于由星系盘较差自转引起的巨分子云碰撞的动能。该能量由旋转曲线利用两个 Oort 参数 A 和 B 计算为 $\log (\Sigma_{SFR} / SFR_{tot}) \propto \log[2 A^2+ 5 B^2]$。碰撞的总动能由正比于 A 的剪切速度和正比于涡量 B 的云转动能定义。因此，剪切并非作为云坍缩从而抑制恒星形成的稳定因素，而是通过提升碰撞动能来增加恒星形成。这一结果可作为一种工具，仅利用旋转曲线即可预测恒星形成面密度的径向分布。