高红移星系宇宙学模拟中自洽的原球状星团形成
星系天体物理
2020-03-04 v2 宇宙学与河外天体物理
摘要
我们报告了在FIRE项目的高分辨率宇宙学缩放模拟样本中，z>5星系内束缚星团的形成。我们发现束缚星团优先在气体面密度超过10⁴ Msun pc⁻²的高压云中形成，这些区域的云尺度恒星形成效率接近1，且诞生于此的年轻恒星在诞生时即受引力束缚。这些高压云受到反馈驱动风以及/或高度富气、湍流环境中较小云团/气体流碰撞的压缩。新形成的星团遵循dN/dM~M⁻²的幂律质量函数。在z>5处，恒星质量约为10⁷-10¹⁰ Msun的星系之间，星团形成效率相似。星团恒星的年龄分布通常为几百万年，并随星团质量增加而增大。星团成员的金属丰度弥散度在[Z/H]上约为0.08 dex，且不显著依赖于星团质量。我们的发现支持了如下图景：现今的老年球状星团（GCs）是在高红移星系中相对正常的恒星形成过程中形成的。采用更严格/更宽松恒星形成模型的模拟，每单位恒星质量形成的束缚星团数量多/少几倍，而质量函数的形状保持不变。具有较低局部恒星形成效率的模拟会在束缚星团中形成更多恒星。由于分辨率有限，模拟出的星团比观测到的GCs更大。我们的模拟属于首批在广泛高红移星系中自洽形成束缚星团的宇宙学模拟。
引用
@article{arxiv.1906.11261,
title = {Self-consistent proto-globular cluster formation in cosmological simulations of high-redshift galaxies},
author = {Xiangcheng Ma and Michael Y. Grudić and Eliot Quataert and Philip F. Hopkins and Claude-André Faucher-Giguère and Michael Boylan-Kolchin and Andrew Wetzel and Ji-hoon Kim and Norman Murray and Dušan Kereš},
journal= {arXiv preprint arXiv:1906.11261},
year = {2020}
}
备注
18 pages, 17 figures, accepted to MNRAS, high-quality images and/or animations for Figs 3,4,5,8,9 are available at http://www.tapir.caltech.edu/~xchma/HiZFIRE/globular/