论星系中恒星形成效率的普适性

我们分析了一个孤立盘状矮星系的高分辨率流体动力学模拟，该模拟包含了对未解析湍流的显式模型和基于湍流的恒星形成处方。我们研究了每自由落体时间恒星形成效率 $\epsilon_\mathrm{ff}$ 的特征值，及其随局部环境性质（如金属丰度、紫外通量和面密度）的变化。我们表明，在模拟盘面约 10 pc 尺度的恒星形成区中，每自由落体时间恒星形成效率的值在 $\epsilon_\mathrm{ff}\approx 0.01-0.1$ 范围内，与观测估计相似，且与金属丰度没有趋势，与紫外通量只有微弱趋势。同样，使用 500 pc 大小的投影区域估计的 $\epsilon_{\rm ff}$ 不随金属丰度变化，且仅显示出与平均紫外通量和气体面密度的微弱趋势。$\epsilon_\mathrm{ff}\approx 0.01-0.1$ 的特征值通过动力学气体压缩和随后的恒星反馈（注入热能和湍流能量）的共同作用在模拟中自然产生。压缩和反馈调节了恒星形成区域的维里参数 $\alpha_\mathrm{vir}$，将其限制在 $\alpha_\mathrm{vir}\approx 3-10$。湍流在 $\epsilon_\mathrm{ff}$ 的普适性中起着重要作用，因为湍流能量及其耗散对影响热能的金属丰度和紫外通量不敏感。我们的结果表明，观测估计的 $\epsilon_\mathrm{ff}$ 的普适性可以合理地用恒星形成区域的湍流驱动和反馈调节特性来解释。