大质量坍缩云团内的恒星质量谱 I. 初始条件的影响

我们进行数值实验，系统性地将初始密度变化四个数量级、湍流速度变化十倍。在 companion 论文中，我们研究该分布对气体热力学的依赖。我们使用自适应网格加密进行了一系列流体动力学数值模拟，特别关注数值收敛性。我们还通过将密度概率分布函数（PDF）$\propto \rho^{-1.5}$ 取代对数正态分布，使一个已有的解析模型适用于坍缩云情形。模拟与解析模型均显示由热能量或湍流主导的两种支撑机制。对第一种机制，我们推断 $dN/d \log M \propto M^0$，而对第二种，得到 $dN/d \log M \propto M^{-3/4}$。如 companion 论文所解释，这有效至约第一Larson核质量的十倍，导致质量谱在 $\sim 0.2 M_\odot$ 处出现峰值。此后，质量谱随质量减小而下降。尽管我们对最致密云所得的质量谱在定性上类似观测的初始质量函数，其分布指数比预期的Salpeter指数-1.35更平缓。不过，我们观测到向略陡值的的可能转变，对几倍太阳质量以上的质量大体与Salpeter指数相容。这种行为变化与密度PDF由幂律切换为对数正态分布有关。我们的结果表明，虽然引力诱导碎裂对低质量可能起重要作用，但导致Salpeter指数的很可能是湍流诱导碎裂。