大尺度星系环境中恒星形成效率的跨尺度研究

环境对星系演化的影响数十年来一直是星系研究中的核心问题之一。本文利用宇宙学流体动力学模拟 Simba 研究星系恒星形成活动与其环境物质密度之间的关系。我们探讨的恒星形成活动指标包括恒星形成效率(SFE)、比恒星形成率(sSFR)和分子氢质量分数($f^*_{H_2}$),环境则视为大尺度环境物质密度,基于邻近星系的恒星质量在 1 Mpc/h 网格上采用云在细胞(CIC)方法计算。我们的样本包含 $0<z<4$ 范围内 $9<\log(M_*/M_{\odot})$ 的星系,并划分为三个质量区间,以解耦质量和环境对星系恒星形成活动的影响。对于低至中等质量星系在低红移($z<1.5$)时,我们发现高密度区星系的恒星形成效率比较低密度区低约 $0.3$ dex。然而,在所有红移范围内的大质量星系以及高红移($z > 1.5$)的低至中等质量星系中,恒星形成效率均无显著的环境依赖性。我们给出了分子氢耗尽时间(${t_{depl}}=1/SFE$)作为包含环境密度在内的星系参数函数的标度关系。我们的发现为量化环境对星系恒星形成活动随恒星质量和红移变化的影响提供了框架。最显著的环境依赖性出现在较晚宇宙时期($z<1.5$)和较低恒星质量($9<\log(M_*/M_{\odot})<10$)处。未来的大型星系巡天可利用该框架寻找恒星形成活动的环境依赖性并检验我们的预测。