早期演化阶段分子云层级结构的金属丰度依赖性
星系天体物理
2023-08-29 v2
摘要
由 HI 气体形成分子云是恒星形成的第一步。其金属丰度依赖性在通过宇宙历史决定恒星形成中起着关键作用。先前带有详细化学网络的理论研究计算了一区坍缩背景下的热平衡态和/或热演化。然而现实中分子云形成涉及超音速流动,因此三维分辨云内湍流/密度结构仍必不可少。我们在此进行暖中性介质(WNM)的 20 km s^-1 会聚流的磁流体动力学模拟,平均磁场为 1 微高斯,金属丰度范围从太阳(1.0 Zsun)到 0.2 Zsun 环境。由于更高效的冷却,冷中性介质(CNM)团块在更高金属丰度下形成更快。同时,不论金属丰度如何,它们的质量函数在三倍冷却时间处普遍遵循 dn/dm 正比于 m^-1.7。它们的总湍流功率也普遍显示 Kolmogorov 谱,其中 80% 为螺线管模式,而仅 CNM 体积指示向 Larson 定律的过渡。这些在以冷却时间为单位同时测得的相似性表明,在 1.0–0.2 Zsun 范围内,仅由 WNM 直接形成分子云在较低金属丰度环境中需要更长的物理时间。为解释在大小麦哲伦云(LMC/SMC)中观测到的可能在小于 10 Myr 内分子云的迅速形成及随后的大质量恒星形成,HI 气体已包含 CNM 体积而非纯 WNM。
引用
@article{arxiv.2307.01278,
title = {Metallicity Dependence of Molecular Cloud Hierarchical Structure at Early Evolutionary Stages},
author = {Masato I. N. Kobayashi and Kazunari Iwasaki and Kengo Tomida and Tsuyoshi Inoue and Kazuyuki Omukai and Kazuki Tokuda},
journal= {arXiv preprint arXiv:2307.01278},
year = {2023}
}
备注
23 pages, 11 figures. Accepted for publication in ApJ