由星际湍流驱动的金卡戴特-施密特关系的涌现与宇宙演化

星系气体含量与恒星形成率之间的标度关系为理解其形成与演化过程提供了有益的见解。我们在宇宙学流体动力学模拟 NewHorizon 中研究了全局金卡戴特-施密特（KS）关系在 $0.25 \leq z \leq 4$ 范围内的涌现及其物理驱动因素，该模拟以约 40 pc 的分辨率捕捉了数百个星系的演化。这一关系的细节随星系恒星质量和红移强烈变化。对于质量最高的一半星系族，在 $z \approx 2 - 3$ 时涌现出形如 $\Sigma_{\rm SFR} \propto \Sigma_{\rm gas}^{a}$ 且 $a \approx 1.4$ 的幂律关系，与经验发现一致。然而，在较低质量星系中未发现此种收敛，其关系随红移降低而变平缓。在星系尺度上，恒星形成活动与星际介质的湍流水平（以马赫数表征）相关，而非与气体比例（中性或分子）相关，证实了先前的工作。随着红移降低，耗尽时间短的离群星系数量减少，降低了 KS 关系的弥散，而星系总体向低密度偏移。利用以本地宇宙物理校准的 pc 尺度恒星形成模型，我们的结果表明，环境和内禀条件的宇宙学演化共同作用于星系尺度可观测量、其标度关系及其减小的弥散中，收敛出一种显著且可探测的印记。