含气体耗散的双组分星系盘中的引力不稳定性

针对在局部穿越时间尺度上发生耗散的湍动气体，确定了气体与恒星构成的厚盘中引力不稳定性的增长率。标高由垂直方向平衡推导得出。与盘内引力加速度的精确积分结果相比，常用的厚度修正 1/(1+kH) 在增长率上的误差小于6%。气体耗散将不稳定性扩展至小尺度，消除了最小金斯长度。这使得无限薄盘对所有 Toomre-Q 值均不稳定，而有限厚度的盘在高 Q 值时保持稳定，这主要归因于厚度效应。常规的气体+恒星阈值 Qtot 在无耗散时从约1增加至耗散速率等于扰动尺度上的穿越速率时的2或3。对 Qtot~2-3 的观测以及超音速湍流的存在表明，盘在很宽的尺度范围内是不稳定的。若存在剪切，此类不稳定性会驱动旋涡结构；若剪切较弱，则驱动团块结构；它们可能主导了湍流的产生。Qtot 的反馈调节十分复杂，因为恒星成分不会冷却；从多臂星系到絮状星系的旋臂强度范围表明反馈较弱。即使恒星形成率与分子质量成正比，引力不稳定性也可能与恒星形成有关，因为不稳定性将弥散气体重新带回分子云，并完成云的形成与破坏的循环。通过不稳定性流向致密云的质量流可以比恒星形成率大10倍。