SILCC-Zoom：分子云的动力学与化学演化

我们呈现了从星系星际介质中形成两个分子云的 3D “zoom-in” 模拟。我们利用自适应网格加密（adaptive mesh refinement）结合化学网络对从 SILCC 模拟中识别出的云进行建模，分辨率高达 0.06 pc，以追踪加热、冷却以及 H$_2$ 和 CO 的形成，包括（自）屏蔽。这两团云在几百万年内聚集而成，质量增长速率高达 $\sim$ 10$^{-2}$ M$_\mathrm{sun}$ yr$^{-1}$，最终质量约为 $\sim$ 50 000 M$_\mathrm{sun}$。对于云的质量、速度弥散和化学成分而言，需要 $\lesssim$ 0.1 pc 的空间分辨率才能收敛，尽管这些性质也取决于云的定义（例如基于密度阈值、H$_2$ 或 CO 质量分数）。为避免网格伪影，分辨率的逐步提升必须在最致密结构的自由落体时间（1 - 1.5 Myr）内发生，并且在进一步逐步提升分辨率之前，每个细化级别应花费 $\gtrsim$ 200 个时间步。这避免了由未分辨湍流产生的伪大尺度旋转团块。虽然 CO 是数密度 $n \geq$ 300 cm$^{-3}$ 的致密气体演化的良好示踪剂，但由于湍流混合，在 $n \lesssim 30$ cm$^{-3}$ 时也发现了 H$_2$，并且在柱密度约 30 - 50 M$_\mathrm{sun}$ pc$^{-2}$ 处占主导。CO 与 H$_2$ 的比值在最初的 2 Myr 内稳步增加，而 $X_\mathrm{CO}\simeq$ 1 - 4 $\times$ 10$^{20}$ cm$^{-2}$ (K km s$^{-1}$)$^{-1}$ 大致恒定，因为 CO(1-0) 谱线很快变得光学厚。