盘状星系中纤维与羽毛的形成：自重足够吗？

背景。 密集纤维/羽毛是邻近主序星系中出现的尺度为 kpc 的尘埃特征。 与螺旋臂不同，纤维构成了密集气体浓度的主要部分。 它们预期将在星际形成中发挥重要作用，已知其内含星形成区域和 H II 区域。 目的。 我们通过全局引力不稳定性探讨纤维/羽毛在盘状星系中的起源。 方法。 我们对进行参数研究，使用三维气动力学模拟的孤立盘状星系，其为等温、自重且初始化为平衡状态。 我们的星系由两个无量纲参数唯一决定：Toomre Q 值和旋转马赫数 M_c = v_c / c_s（圆速度与声速之比）。 我们覆盖这两个参数的广泛范围。 结果。 我们发现 Q=1 的星系在单个旋转周期内形成纤维，而 Q≥2 的星系则不形成纤维。 这些纤维长度达到 kpc 级，沿方位角呈半规则间隔分布。 其形态、密度对比和形成时间随 M_c 变化，纤维间距与不稳定启动时间均与 M_c 成反比，密度对比随 M_c 增大。 然而，所有 Q=1 星系中纤维的生长速率约为0.5 Omega（Omega 为角频率）。 我们将我们模拟中得到的纤维间距与来自 JWST/MIRI 和 HST 对邻近星系的观测结果进行比较，发现两者一致。 结论。 我们的结果表明，纤维的形成仅依赖于自重和旋转，即使在无螺旋臂或磁场的情况下亦可实现。 其形态主要由 M_c 决定，该参数表征了热支撑与旋转支撑的相对重要性。