星系恒星形成模拟中的自组织大尺度相干性

人们通常认为，如果没有某种组织机制，如旋涡密度波、棒、大尺度不稳定性或与其他星系遭遇产生的外部扰动，星系无法产生大尺度相干的恒星形成活动。我们展示了一个简单恒星形成模型的模拟，其中局部的空间耦合导致了大尺度相干甚至同步的恒星形成模式，而无需任何显式的传播或单独的组织机制。在给定位置，当气体速度弥散度下降到依赖于密度的临界值以下时，假定恒星形成发生。年轻恒星向其邻近气体注入能量，增加速度弥散度并抑制不稳定性。一个耗散函数持续地“冷却”气体。我们从解析和数值两方面检验了这种局部抑制反馈模型的稳定性。我们进行了大量二维模拟，以研究由于能量注入到邻近区域而产生的空间耦合效应。我们发现，在相图中可以划分出几种不同类型的行为，其参数轴是密度（在大多数模型中假定为常数）和空间耦合强度。这些“相”包括，随着密度降低：空间均匀的稳态、振荡的“岛屿”、恒星形成的传播波或全局同步，以及散布的恒星形成活动“斑块”。相干效应可以通过恒星形成位点附近注入的能量在邻近区域随后的冷却曲线中引入相位相关性来解释。