SIEGE IV：具有高星形成效率并具亚秒分辨率的宇宙模拟中的紧凑星系簇

紧凑的高红移星形成簇、它们的物理过程及其与当代全球星系簇之间潜在联系是银河形成中的关键未解决问题。本文旨在通过SImulating the Environment where Globular clusters Emerged (SIEGE)项目的工作来为这些方面提供一些见解。SIEGE项目是一套针对调查高红移环境下紧凑恒星系统起源的物理条件而设计的、具亚秒分辨率的宇宙放大仿真。本研究的仿真对象聚焦于一个virial质量为几个$10^9$ $M_\odot$，红移为$z=6.14$的矮星系，其中空间分辨率达到0.3 pc $h^{-1}$。直接通过对初始质量函数进行抽样来形成个体恒星，采用100%星形成效率的设置，以探索高星形成效率下高红移条件下的影响。仿真揭示了大量大小为1-3 pc的恒星簇，恒星面密度最高可达几乎$10^4$ $M_\odot$ pc$^{-2}$，质量主要分布在$10^3$ $M_\odot$到几个$10^4$ $M_\odot$之间，个别达到$10^5$ $M_\odot$甚至$10^6$ $M_\odot$。所有簇都在持续时间不到1 Myr的激烈短暂星形成中形成，常常几乎不含暗物质(在其有效半径内3倍内的暗-星质量比小于1)。我们测量到质量与尺寸之间存在明确的相关性，簇质量函数描述为斜率为-2的幂律分布。仿真中的星形成条件类似于反馈-free的星际爆发情景，在密集簇由于在小尺度内星际反馈效率不足而形成的情况下。值得注意的是，一些簇的特性非常接近当代全球星系簇的特性。