论发生在束缚星团中的恒星形成比例

我们提出一个理论框架，其中束缚星团自然地出现在星际介质（ISM）层次结构的高密度端。由于自由落体时间短，这些高密度区域实现了高的局部恒星形成效率，使它们能够形成束缚星团。较低密度的恒星形成区域保持子结构且富含气体，当残余气体被排出时最终变成非束缚的。此外，附近致密巨分子云对恒星形成区域的潮汐扰动施加了坍缩成束缚星团所需的最小密度对比。发生在束缚星团中的所有恒星形成的比例（星团形成效率或CFE）通过对ISM的整个密度谱积分这些局部成团和存活特性得到，因此由星系尺度物理决定。我们推导了CFE作为可观测星系性质的函数，发现它随着气体面密度增加，从低密度星系的~1%增加到密度~$10^3 M_{\rm sun}~{\rm pc}^{-2}$时的峰值~70%。这解释了观测到的CFE在附近矮星系、旋涡星系和星暴星系中随恒星形成率密度增加的现象。实际上，将我们的模型结果与观测星系比较，得到了极好的一致性。该模型进一步应用于计算单个星系内CFE的空间变化。我们还考虑了CFE随宇宙时间的变化，并显示它随红移增加，在高红移、富含气体的盘星系中达到峰值。估计宇宙中高达30-35%的恒星曾经在束缚星团中形成。我们讨论了如何用Gaia和ALMA验证我们的理论，并为未来的理论工作和星系形成与演化模拟提供了实现方法。