“泡沫”星际介质：大型盘状星系内部金属分布的非均匀性起源

对局部盘状星系的分辨率金属浓度研究揭示了其星际介质（ISMs）远非化学均匀，在特征尺度为几百太尔弗特时显示出约 $0.05$ dex 的金属浓度变化。这些数据与大多数解析模型中预测的ISM更均匀的预测相矛盾。在此情景下，我们认为观察到的星系中看到的小尺度特征可能是由一组具有紧密空间（和时间）相关的核心崩塌超新星所创建的金属富化气体泡沫。在此情景下，金属浓度波动的尺寸（泡沫半径，$\phi$）由该星系的盘面比例高度决定（随后，冲击破裂倾向于沿垂直于密集盘面的方向扩张），而额外金属含量与泡沫区域的星际形成效率（$\epsilon$）成正比。为测试此理论，我们对来自 PHANGS-MUSE 样本的金属浓度图采用地理统计正向建模方法进行分析。我们发现 $\phi \simeq 300$ 太尔弗特且 $\epsilon = 0.1-0.2$，与理论模型良好一致。进一步，这些小尺度参数与全局星系属性相关，表明星系星际介质的局部结构并非普适。在星际形成的此模型为现代宇宙中的星系演化绘绘了新图景：在大型局部星系中，星际形成在大尺度上看似稳定且规则。然而，在小尺度上，这些大型星系仍是本质上剧烈的，类似于其较小的、高红移星系。