高红移矮星系并合中通过热不稳定性形成的气体团块

高红移矮星系中的恒星形成是理解早期宇宙中星系早期演化的关键。利用三维流体动力学代码 GIZMO，我们研究了晕质量约为 $\sim 3 \times 10^{7}~M_{\odot}$ 的相互作用矮星系中冷的高密度气体云的形成机制，这些气体云很可能是早期星团的形成场所。我们的模拟可同时分辨 $\lesssim 0.1$ pc 小尺度上的星际介质结构与星系盘。我们发现，当冷却时间短于星系动力学时间时，冷气体云在激波后区域通过金属线冷却导致的热不稳定性形成。冷云的质量函数初始时几乎呈幂律，其上限为热不稳定尺度。我们发现一些云在 $\sim 2~{\rm Myr}$ 内并合为质量 $\gtrsim 10^{4}~M_{\odot}$ 的更大云团。只有质量 $\gtrsim 10^{3}~M_{\odot}$ 的大质量冷云能因引力不稳定性持续坍缩，从而导致星团的形成。此外，我们研究了云质量函数对金属丰度与 ${\rm H_{2}}$ 丰度的依赖关系，并表明低金属丰度（$\lesssim 10^{-2}~Z_{\odot}$）或高 ${\rm H_{2}}$ 丰度（$\gtrsim 10^{-3}$）的情形无法形成质量 $\gtrsim 10^{3}~M_{\odot}$ 的大质量冷云。