大尺度引力湍流对恒星形成的调控

一个基于超新星（SN）反馈以及引力不稳定盘中扰动坍缩所产生的引力加热的简单恒星形成模型，极好地再现了单位面积恒星形成率（SFR）$\Sigma_{SFR}$ 与气体面密度 $\Sigma_g$ 之间的 Schmidt-Kennicutt 关系。气体速度弥散 $\sigma_g$ 与 $\Sigma_{SFR}$ 一并自洽导出，并发现与观测相符。引力不稳定性在最不稳定扰动模式的尺度上触发“引力湍流”，在 $\Sigma_g> \, \Sigma_g^\textrm{thr}=50\, {\rm M}_\odot\, {\rm pc}^{-2}$ 时抬升 $\sigma_g$，并贡献于垂直承载盘重量所需的压强。在 $\Sigma_g > \Sigma_g^\textrm{thr}$ 时，$\Sigma_{SFR}$ 被降至观测水平，而在较低面密度下，SN 反馈是主导能量来源。我们提出的恒星形成配方所需效率约为 1%，并且预测由气体与恒星组成的联合盘的 Toomre 参数 $Q$ 在 $\Sigma_g< \, \Sigma_g^\textrm{thr}$ 时接近边际稳定的临界值，并在更高 $\Sigma_g$ 时散布至更低值与更大气体速度弥散。