基于 H2 调控恒星形成的矮星系形成

我们描述了使用自适应网格细化程序 Enzo 进行的宇宙学星系形成模拟，该模拟采用了由局域分子氢丰度调控的恒星形成方案。我们表明，这种 H2 调控方案导致在 $z>4$ 时低质量暗晕（$M_h < \sim 10^{10} M_\odot$）中恒星形成受到抑制，从而缓解了理论星系形成模型所面临的一些矮星系问题。H2 调控直接改变了冷气体的恒星形成效率，而非通过“超新星反馈”间接减少冷气体含量。我们通过应用 Krumholz、McKee 和 Tumlinson 的模型来确定最精细网格单元（在 $z=4$ 时大小为 76 本征秒差距）中的局域 H2 丰度，该模型基于对约 100 pc 原子-分子复合体中 H2 形成-解离平衡的理想化一维辐射转移计算。我们的 H2 调控模拟能够重现经验（尽管红移较低）的 Kennicutt-Schmidt 关系，包括由于从原子相到分子相转变导致的低 $\Sigma_{\text{gas}}$ 截断及其金属丰度依赖性，而无需在我们的恒星形成方案中使用显式的密度阈值。我们将模拟得到的 $z=4-8$ 的光度函数、恒星质量密度和恒星形成率密度的演化与近期观测结果进行了比较，发现两者之间具有合理的一致性。