恒星形成率与分子氢关系有多普适？
宇宙学与河外天体物理
2011-04-28 v2 星系天体物理
摘要
一个公认的经验事实是，恒星形成率面密度Σ_SFR与分子氢面密度Σ_H₂密切相关，至少在大尺度（~kpc）上平均时如此。然而，关于Σ_SFR-Σ_H₂关系是否（以及如何）依赖于环境参数（如星际介质中的金属丰度或紫外辐射场），人们知之甚少。此外，观测表明，Σ_SFR-Σ_H₂关系的弥散随平均尺度减小而迅速增加。尺度依赖的弥散如何产生，以及如何首先恢复紧密的~kpc尺度Σ_SFR-Σ_H₂关系，仍存在广泛争议。本文通过流体动力学模拟探讨了这些问题，模拟追踪了H₂的形成和破坏，包含了紫外辐射的辐射转移，并以约60 pc尺度解析了星际介质。我们发现，在所考虑的H₂面密度范围（10-100 M☉/pc²）内，在低金属丰度和/或高辐射场（与银河系相比）环境中，Σ_SFR-Σ_H₂关系更陡峭，给定H₂面密度下的恒星形成率更大，且弥散增加。偏离“普适”Σ_SFR-Σ_H₂关系的情况对高红移星系或z~0的低金属丰度矮星系尤其相关。我们还发现，使用时间平均的恒星形成率会在Σ_SFR-Σ_H₂关系中产生大的、尺度依赖的弥散。鉴于ALMA等即将开展的巡天预计将提供大量观测数据，尺度-弥散关系可能确实成为确定连接恒星形成与H₂形成的物理机制的有价值工具。
引用
@article{arxiv.1010.1539,
title = {How Universal is the SFR - H2 Relation?},
author = {R. Feldmann and N. Y. Gnedin and A. V. Kravtsov},
journal= {arXiv preprint arXiv:1010.1539},
year = {2011}
}
备注
12 pages, 7 figures, updated to match the published version, extended discussion of the scale dependence of the scatter, uses emulateapj