超声速流中的原恒星形成：球状核的成长与坍缩

我们基于会聚超声速流的数值模拟，提出了一个分子核形成与演化的统一模型。我们的模型适用于由大尺度湍流主导的巨分子云中的恒星形成，包含四个主要阶段：核构建、核坍缩、包层内落和晚期吸积。在构建阶段，核由致密的激波后气体形成，并随着质量随时间增长而变得越来越中心分层。当定义核边界的激波半径超过$R\approx 4 a (4\pi G \rho_{mean})^{-1/2}$（其中$a$是等温声速）时，一波坍缩从边缘传播到中心。在构建和坍缩阶段，密度轮廓可以用温度为真实值1.2-2.9倍的Bonnor-Ebert轮廓来拟合。正如先前对初始静态平衡态所发现的那样，由外向内坍缩导致Larson-Penston密度轮廓$\rho \approx 8.86 a^2/(4 \pi G r^2)$。第三阶段由引力稀疏化的由内向外波组成，导致$\rho\propto r^{-3/2}$，$v\propto r^{-1/2}$，这也与Shu最初描述的初始静态球体的情况相似。我们发现坍缩和内落阶段的持续时间相当，约为$t_{ff}$，这与对观测到的前恒星和原恒星（Class 0/I）核的估计一致。核构建耗时更长，但直到坍缩前不久才会产生高对比度天体。达到核坍缩的时间以及坍缩时的核质量随着流入马赫数的增加而减少。在所有情况下，吸积率早期都$\gg a^3/G$，但随后急剧下降；最终系统质量取决于晚期吸积的持续时间，该持续时间由云中的大尺度条件决定。