高红移小星系中金属丰度依赖的恒星形成猝灭
摘要
[节略] 低金属丰度星系的恒星形成率（SFR）敏感地依赖于气体金属丰度，因为金属在介导从中温原子气体到冷分子气体的转变中至关重要，而冷分子气体是恒星形成的必要前体。我们研究了这一效应对星系恒星形成历史的影响。我们将依赖金属丰度的恒星形成和金属富集纳入一个追踪暗晕主 progenitors 演化的简单模型。我们的模型显示，包含金属丰度效应会导致在红移 z>2 时，质量 ≲ 10^11 M☉ 的暗晕中恒星形成受到抑制，而对于质量低于 ~10^9.5-10 M☉ 的暗晕，抑制几乎完全。我们发现，在高红移处，SFR 无法赶上气体流入率（IR），因为 SFR 受自由落体时间限制，并且因缺乏金属而进一步受到抑制。因此，在每个星系中，SFR 随时间增长快于 IR，积分宇宙 SFR 密度随时间上升。高 z 处被抑制的原位 SFR 使得恒星质量增长由外部 SFR 主导，这意味着比恒星形成率（sSFR）随时间保持恒定。高 z 处强烈吸积的气体以原子气体储库的形式积累。这为 z ~ 1-3 时 10^10 - 10^12 M☉ 暗晕中的恒星形成提供了额外燃料，使得 SFR 能够超过瞬时 IR，并可能促成更高的外流率。在 z<1 时，随着宇宙膨胀导致的 IR 自然下降，SFR 和 sSFR 预计会下降。我们给出了 sSFR 和金属丰度对恒星质量和红移的预期依赖关系。在给定 z 处，且低于某个临界质量时，这些关系预计分别为平坦和上升。我们的模型预测定性地匹配了观测到的恒星形成历史中一些令人困惑的特征。
引用
@article{arxiv.1106.0301,
title = {Metallicity-Dependent quenching of Star Formation at High Redshift in Small Galaxies},
author = {Mark R. Krumholz and Avishai Dekel},
journal= {arXiv preprint arXiv:1106.0301},
year = {2015}
}
备注
25 pages, 18 figures, emulateapj format, accepted to ApJ. Resolution of some figures degraded to fit within arXiv size limits. A full resolution version is available at http://www.ucolick.org/~krumholz/publications.html