反馈调控的恒星形成：对 Kennicutt-Schmidt 定律的启示

我们在星系盘中恒星形成的反馈调控模型中，推导了一个依赖金属丰度的恒星形成率面密度（$\Sigma_{SFR}$）与气体面密度（$\Sigma_g$）之间的关系。在此模型中，恒星形成发生在嵌入更大巨分子云中的引力束缚原星团块内，原星团块的质量函数遵循斜率为 -2 的幂律函数。依赖金属丰度的反馈由这些团块中形成的 OB 星（$M > 5 M_{\odot}$）的星风产生。随着金属丰度降低，由于星风光度减弱，团块中恒星形成的猝灭发生在更晚的时期，从而导致更高的最终恒星形成效率（$SFE_{exp}$）。通过将 $SFE_{exp}$ 与气体排出的时间尺度相结合，我们在此模型中推导出依赖金属丰度的单位时间恒星形成率，作为 $\Sigma_g$ 的函数。再结合分子气体比例，我们推导出 $\Sigma_{SFR}$ 对 $\Sigma_g$ 的整体依赖关系。该模型很好地重现了从低气体面密度一直延伸到星暴区域的观测恒星形成定律。此外，与其他模型相比，我们的结果显示 $\Sigma_{SFR}$ 在整个气体面密度范围内对金属丰度存在依赖性，并且也能解释观测中的部分弥散。我们提供了恒星形成定律的表格化形式，可方便地纳入星系形成与演化的数值模拟或半解析模型。