低气体面密度环境中早期恒星反馈的有效性

我们给出用 Arepo-RT 执行的一小组高分辨率辐射流体动力学模拟，模拟星际介质（ISM）的一小块区域（$1\ {\rm kpc}^2$），旨在量化在低气体面密度星系（$\Sigma_{\rm gas} \simeq 10\ {\rm M}_\odot\ {\rm pc}^{-2}$）中超新星爆发（SNe）、光致加热和辐射压等各种反馈过程的有效性。我们表明辐射场使恒星形成率降低，从而使形成的总恒星质量降低约 $\sim 2$ 倍。这增加了气体耗尽时标，并使模拟的 Kennicutt-Schmidt 关系更接近观测估计。辐射反馈与 SNe 耦合在驱动外流方面更高效，质量与能量负载增加了约 $\sim 10$ 倍。这一增加主要由中等密度（$10^{-2} \leq n< 1\ {\rm cm}^{-3}$）、温暖（$300\ {\rm K}\leq T<8000\ {\rm K}$）物质的额外夹带所驱动。因此包含辐射场往往引发更冷、更密且质量和能量负载更高的外流。这是因为新形成恒星周围高密度气体的光致加热使该区域过压，导致其膨胀。这将 SNe 爆发的环境密度降低了 $10-100$ 倍，进而使其动量输出增加约 $\sim 1.5-2.5$ 倍。最后我们注意到，在这些低气体面密度环境中，辐射场主要通过光致加热影响 ISM，而辐射压在调节恒星形成方面仅起极小作用。