星系中气体与恒星形成在宇宙历史中的协同演化

我们比较了星系中恒星形成率与其中性氢密度的宇宙演化。我们强调，为了维持星系中观测到的恒星形成率，必须从一个电离气体储库中持续补充中性氢。流体动力学模拟表明，这种补充可能通过气体吸积自然发生，尽管在近邻星系中测得的气体吸积率不足以匹配消耗量。我们确定了一种与此补充相关的替代机制，即星系内膨胀的超壳层。预先存在的电离气体可以在超壳层壁中有效冷却并复合，分子气体可以在壳层壁中原位形成，且壳层可以压缩预先存在的分子云以触发坍缩和恒星形成。我们表明，该机制提供的补充率足以在红移范围 $0<z<5$ 内维持观测到的 HI 质量密度和推断的分子气体质量密度。