棒旋星系核环中的恒星形成

棒旋星系的核环是活跃恒星形成的场所。我们利用流体动力学模拟，研究了仅由棒势触发径向气体流入的棒旋星系核环中恒星形成的时空行为。恒星形成方案包括密度阈值、效率、气体向恒星粒子的转化以及通过超新星爆炸产生的延迟动量反馈。我们发现，核环中的恒星形成率 (SFR) 大致等于流入环的质量流率，而对环中总气体质量的依赖性较弱。SFR 通常表现为强烈的初级爆发，随后是较弱的次级爆发，然后降至非常低的值。初级爆发与棒增长导致的气体快速落入环有关，而次级爆发则是由初级爆发抛出的气体再次落入引起的。虽然观测到的环中恒星形成在数 Gyr 内间歇性持续，但我们模型中活跃恒星形成的持续时间仅约为棒增长时间的一半，这表明仅靠棒势不太可能负责向环供应气体。当 SFR 较低时，大多数恒星形成发生在环与尘埃带之间的接触点，导致年轻星团出现方位角年龄梯度。另一方面，当 SFR 较大时，恒星形成随机分布在环的整个圆周上，导致没有明显的方位角年龄梯度。由于环的尺寸随时间缩小，星团也表现出径向年龄梯度，较年轻的星团位于更靠近环的位置。星团质量函数很好地由幂律描述，其斜率取决于 SFR。环中的巨气体云具有超声速内部速度弥散且处于引力束缚状态。