FIRE 宇宙学流体动力学模拟中由强类星风驱动的致密星团形成

我们在一组高分辨率宇宙学 zoom-in 模拟中研究了在 $z \sim 2$ 处一个质量大、恒星形成星系在强类星风存在下的致密星团形成。我们的模拟包含了来自 Feedback In Realistic Environments (FIRE) 项目的多相星际介质物理，以及一种新颖的超精细吸积盘风实现。我们表明，强大的类星风可对星系增长产生全局负面影响，而在最强情形下会触发一个偏心星团的形成，其恒星质量 ${\rm M}_{\star}\sim 10^{7}\,{\rm M}_{\odot}$、有效半径 ${\rm R}_{\rm 1/2\,\rm Clump}\sim 20\,{\rm pc}$、面密度 $\Sigma_{\star} \sim 10^{4}\,{\rm M}_{\odot}\,{\rm pc}^{-2}$。该星团的前身气体云原本并不形成恒星，但由类星风驱动的强动压梯度（比无风时经历的强数个量级）导致快速压缩，并随后在远高于恒星形成气体平均密度的密度下将气体转化为恒星。该 AGN 触发的恒星形成星团达到 ${\rm SFR} \sim 50\,{\rm M}_{\odot}\,{\rm yr}^{-1}$ 与 $\Sigma_{\rm SFR} \sim 10^{4}\,{\rm M}_{\odot}\,{\rm yr}^{-1}\,{\rm kpc}^{-2}$，在约 2 Myr 内将前身气体云的大部分转化为恒星，显著快于其初始自由落体时间，且恒星反馈无法阻止恒星形成。相比之下，同一气体云在无类星风时于更长时期（$\sim$35 Myr）内、以更低密度形成恒星，并丧失空间相干性。因此，在近期淬灭星系中存在的年轻、超致密、引力束缚恒星团可指示局部正反馈与强类星风负面影响的共同作用，为球状星团提供了一个合理的形成情景。