RIGEL：结合辐射转移与单个大质量恒星反馈的太阳质量分辨率矮星系模拟

我们引入了 RIGEL 模型，这是一个在矮星系多相星际介质（ISM）中以逐星为基础、结合辐射转移（RT）自洽地模拟恒星反馈效应的新框架。RIGEL 模型将来自单个大质量恒星反馈的详细实现整合到了 RHD 代码 AREPO-RT 中。它通过抽样初始质量函数（IMF）从已解析的多相 ISM 中形成单个大质量恒星，并追踪其各自的演化。这些恒星的寿命、光子产生率、质量损失率和星风速度由其初始质量和金属丰度决定，基于一个包含多种恒星模型的库。使用 M1 辐射转移方案在七个光谱波段（涵盖从红外到 HeII 电离波段）求解辐射转移方程。热化学模型追踪非平衡的 H、He 化学以及 CI、CII、OI、OII 和 CO 的平衡丰度，以捕捉所有 ISM 相态的热力学。我们使用 $1\,{\rm M}_\odot$ 分辨率的孤立矮星系模拟评估了 RIGEL 模型的性能。我们发现，恒星形成率（SFR）和星际辐射场（ISRF）与星系的金属丰度表现出强烈的正相关。光电离和光加热通过消除可用于恒星形成的冷致密气体燃料，可使 SFR 降低一个数量级。ISRF 也改变了 ISM 的热结构。辐射反馈在大质量恒星诞生后立即发生，并在 1 Myr 内迅速驱散分子云。因此，辐射反馈将星团的年龄展宽减小至 2 Myr 以下，阻止了大质量星团的形成，并将星团初始质量函数塑造为斜率约为 $-2$ 的陡峭幂律形式。基准星系的质量加载因子中位数约为 50，而关闭辐射反馈会使该因子降低一个数量级。