论星系形成模拟中恒星形成与反馈的相互作用

我们研究了宇宙学星系形成模拟中的恒星形成-反馈循环，重点关注银河系（MW）大小的星系前身。我们发现，为了重现MW前身的关键性质，如半经验导出的恒星形成历史和旋转曲线的形状，我们对恒星形成和恒星反馈的实现需要：1）通过辐射压和恒星风产生的局部早期动量反馈与随后高效超新星反馈的组合；以及2）导致在千秒差距尺度上全局恒星形成率自调节的反馈效能。我们表明，对于每个自由落体时间的局部恒星形成效率 $\epsilon_{\rm ff}\approx 10\%$，这种反馈驱动的自调节可以在全局上实现。尽管该值大于通常从 Kennicutt-Schmidt (KS) 关系推断出的 $\epsilon_{\rm ff}\sim 1\%$ 的值，但我们表明它与分子云中 $\epsilon_{\rm ff}$ 的直接观测估计相一致。此外，我们表明具有 $\epsilon_{\rm ff}\approx 10\%$ 局部效率的模拟重现了全局观测到的 KS 关系。此类模拟还重现了银河系大小星系的宇宙恒星形成历史，并满足了许多其他观测约束。相反，我们发现先验地假设低效的恒星形成模式，而不是通过恒星反馈调节来实现它的模拟，未能产生足够强烈的流出流，且无法重现观测结果。这说明了理解恒星形成与反馈之间复杂的相互作用以及促成反馈调节星系形成的详细过程的重要性。