恒星形成时标与施密特定律

我们提出了一种简单的星系恒星形成率参数化方法。在这种新方法中，我们明确区分并解耦了与 (a) 恒星形成事件本身的破坏性效应相关的时标，以及 (b) 导致恒星形成的云团聚集和坍缩机制相关的时标。Bigiel 等人最近表明，在亚千秒差距尺度上测量的近邻星系的恒星形成律，其对总气体密度的依赖关系明显是非线性的。我们对空间分辨的 Schmidt-Sanduleak 关系的参数化自然地包含了这种依赖关系。该关系的参数化形式为 $\rho_* \sim \epsilon \times \rho_g/(\tau_s + \rho_g^{-n})$，其中 $\rho_g$ 是气体密度，$\epsilon$ 是将气体转化为恒星的效率，而 $\rho_g^{-n}$ 则描述了云团坍缩的物理过程。因此，在高气体密度下，预测宁静恒星形成将按 $\rho_* \sim \rho_g$ 进行，而在低气体密度下，则按 $\rho_* \sim \rho_g^{1+n}$ 进行，正如目前普遍观测到的那样。局部将气体转化为恒星的效率变化，以及不同星系间以及同一星系内径向方向上未知的盘面厚度变化，可以很容易地解释观测到的（面密度而非体密度）关系中的经验离散性，并且也能合理地解释在非常高的表观投影柱密度下该关系出现的明显上翘。