星暴星系中恒星初始质量函数高质量端的演化

我们通过使用化学动力学模拟，研究了恒星形成盘状星系中恒星初始质量函数 (IMF) 的时间演化与空间变化，其中 IMF 模型依赖于星际介质 (ISM) 的局部密度和金属丰度 ([Fe/H])。我们发现，对于恒星质量大于 1M_sun 的情况，幂律 IMF (N(m) ~ m^-alpha) 的斜率 (alpha) 从典型的 Salpeter IMF (alpha ~ 2.35) 演化为适度顶重 (alpha ~ 1.9)，这发生在由星系相互作用触发的星暴模拟盘状星系中。我们还发现，恒星形成区中的 alpha 与恒星形成率密度 (Sigma_SFR，单位为 M_sun yr^{-1} kpc^{-2}) 相关。研究发现 Ia 型和 II 型超新星的反馈效应阻止了 IMF 变得过于顶重 (alpha < 1.5)。模拟预测，对于 log Sigma_SFR > -2，alpha ~ 0.23 log Sigma_SFR + 1.7（即在更高的 Sigma_SFR 下更为顶重），这与近期相应的观测结果相当吻合。本研究还预测，星暴盘状星系的内部区域具有更小的 alpha，因此更为顶重 (当 R < 5 kpc 时，d alpha/d R ~ 0.07 kpc^{-1})。预测的 alpha 径向梯度可以通过未来对恒星形成星系中 alpha 变化的观测研究进行检验。