从 UV-亮星系到早期星盘：早期宇宙中湍流星形成的重要性

早期爆发性星形成可以解释 JWST 揭示的早期 UV-亮星系的惊人丰度，但也可能导致高分辨率宇宙学模拟中星盘形成延迟。我们在对早期形成的类似银河系的 Milky Way 类系统进行 cosmological simulation，详细建模了冷湍流星际介质(ISM)、星形成及反馈。我们发现，对局部可变星形成效率(SFE)的建模以及 ISM 湍流在星形成区域尺度上的作用，对产生早期爆发性演化和早期星盘的形成与存活至关重要。这种模型引入了由 ISM 湍流引起的平均 SFE 随机波动导致的全局星形成率(SFR)爆发性的质变通道；在我们的模拟中，这种波动占据短期 SFR 可变性的主导地位。平均 SFE 保持在约 $\sim 1\%$ 每 freefall time 水平，其变化在气体星盘形成后减小，导致对早期星盘的恒星反馈仅产生温和的影响，从而使星盘得以存活。通过重新运行具有固定 SFE 值的模拟，我们明确显示，低 SFE 导致 SFR 历史更平滑且星盘存活，而高 SFE 导致 SFR 爆发且阻碍星盘形成。具有可变 SFE 的模型在星盘形成时在这两种 regime 之间切换。这一趋势在更常用的具有固定 SFE 的星形成 prescription 中缺失；特别是将星形成与分子气体关联的 prescription 应谨慎解释，因为在早期这两种情况是脱钳的。