星系形成分层模型中基于H$_2$的恒星形成律

我们更新了近期发表的星系演化与组装（GAEA）模型，纳入了对冷气体在原子氢和分子氢中分配的自洽处理。我们的模型相较于先前用于类似研究的模型有显著改进。特别是，GAEA（i）包含了一个复杂的化学增丰方案，考虑了气体、金属和能量的非瞬时循环；（ii）再现了观测到的星系恒星质量函数的演化；（iii）合理地再现了观测到的不同红移下星系恒星质量与气体金属丰度之间的相关性。这些是考虑依赖于金属丰度的分子气体形成效率模型的重要前提。我们还更新了盘尺寸模型，并表明模型预测与不同宇宙时期气体盘、恒星盘和恒星形成盘的观测估计非常吻合。我们分析了不同恒星形成律的影响，包括基于盘流体静力学压力的经验关系、解析模型以及源自详细流体动力学模拟的处方。我们发现，修改恒星形成律并不会显著影响模型星系的整体性质及其分布。唯一在不同模型中显示出显著偏差的量是宇宙分子氢与原子氢之比，尤其是在高红移处。然而，不幸的是，这个量也强烈依赖于对其他物理过程所采用的建模。通过关注低质量星系和/或更高红移，可以获得对调控恒星形成的物理过程的有用约束。在这种情况下，自调控尚未抹去早期印刻的差异。