以辐射与星风塑造巨分子云的结构

我们通过一种三维辐射转移流体模拟研究恒星反馈（光解离/电离、辐射压与星风）对巨分子云（GMC）演化的影响，该模拟实现了包含${\rm H}_2$形成与破坏的复杂化学网络。我们以随机方法追踪质量$M>1\,{\rm M}_\odot$的单个恒星形成。每颗星根据其光谱发射辐射，光谱从近红外到极紫外波段以10个光子箱采样；星风通过对邻近网格注入能量实现。我们运行了一个质量为$M=10^5\,{\rm M}_\odot$的GMC模拟，追踪不同气体相的演化。由于同时包含了不同的恒星反馈机制，我们确定了云演化中的两个阶段：（1）辐射与星风在大质量恒星周围刻蚀出电离的低密度气泡，同时FUV辐射解离云中大部分${\rm H}_2$，除致密自屏蔽团块外；（2）快速恒星形成（SFR$\simeq 0.1\,{\rm M}_\odot\,{\rm yr}^{-1}$）消耗致密团块中的分子气体，使得UV辐射逃逸并电离GMC中剩余的HI气体。${\rm H}_2$在$1.6$ Myr内耗尽，最终恒星形成效率为36%。FUV与电离场的平均强度几乎随时间稳步增加；到模拟结束时（$t=2.5$ Myr）我们发现$\langle G_0 \rangle \simeq 10^3$（以Habing为单位）与电离参数$\langle U_{\rm ion} \rangle \simeq 10^2$。电离场在GMC内也比FUV场具有更斑块状的分布。在整个演化过程中，电离光子从云中的逃逸分数$f_{\rm ion, esc} < 0.03$。