通过大质量恒星的动量输入实现星系中的自调节恒星形成
宇宙学与河外天体物理
2012-06-22 v2 星系天体物理
太阳与恒星天体物理
摘要
大质量恒星的反馈被认为在塑造星系质量函数、星际介质（ISM）结构以及恒星形成的低效率方面起着关键作用，但反馈的确切形式尚不确定。本文作为系列研究的第一篇，提出并测试了一种新的数值实现方法，用于处理由辐射、超新星和星风传递给 ISM 的动量所导致的恒星反馈。我们采用了真实的冷却函数，发现很大一部分气体冷却到 100 K 以下，使得 ISM 变得高度不均匀。尽管如此，我们的模拟星系达到了近似稳态，其中气体在引力作用下坍缩形成巨分子云（GMCs）、致密团块和恒星；随后，恒星反馈驱散 GMCs，重新填充弥散 ISM。这种坍缩与驱散循环在类小麦哲伦云矮星系、银河系以及 z~2 团块盘星系的类似模型中都可见到。模拟得到的全局恒星形成效率与观测到的 Kennicutt-Schmidt 关系一致。此外，恒星形成率几乎独立于数值上施加的高密度恒星形成效率、密度阈值和密度标度关系。这是因为在我们的模拟中，恒星形成受恒星反馈限制可用于形成恒星的极稠密气体量的调节。相比之下，在没有恒星反馈（即仅在引力和引力诱导的湍流作用下）的模拟中，ISM 经历了向极高密度的失控坍缩。在这些无反馈的模拟中，全局恒星形成率超出观测到的星系恒星形成率 1–2 个数量级，表明恒星反馈对于星系中恒星形成的调节至关重要。
引用
@article{arxiv.1101.4940,
title = {Self-Regulated Star Formation in Galaxies via Momentum Input from Massive Stars},
author = {Philip F. Hopkins and Eliot Quataert and Norman Murray},
journal= {arXiv preprint arXiv:1101.4940},
year = {2012}
}
备注
24 pages, 13 figures, accepted to MNRAS (significantly expanded to match accepted version). Movies of the simulations here can be found at https://www.cfa.harvard.edu/~phopkins/Site/Movies_sbw.html