湍流星系盘的演化：引力不稳定性、反馈与吸积

我们使用解析“浴盆”模型研究不同时期不同质量恒星形成盘星系中湍流的驱动。假设气体与恒星盘处于边际 Toomre 不稳定性。假设湍流通过其耗散与三个同时能量源之间的能量平衡得以维持。这三个能量源为恒星反馈、由盘不稳定性引起的向内输运，以及通过流状的团块状吸积。输运率以两种不同形式计算，结果相似。为实现能量平衡，盘通过自调节团块中的质量分数或湍流黏性扭矩参数来实现。在该模型版本中，流动能转化为湍流的效率是一个自由参数 $\xi_a$。我们发现，三个能量源的贡献在同一量级，所有盘在所有时刻均在 $\sim\!2$ 的因子范围内。在 $z=0$ 时演化到质量 $\leq 10^{12}\,\Msun$（在 $z\!\sim\!2$ 时 $\leq 10^{11.5}\,\Msun$）的暗物质晕中，反馈在其整个生命周期中是主要驱动。高于此质量时，主要驱动在低 $\xi_a$ 时为输运，在高 $\xi_a$ 时为吸积。对于假设随时间下降的 $\xi_a(t)$，现今质量 $>\!10^{12}$ M$_\odot$ 晕中的星系在中等红移 $z\! \sim\!3$（当时质量 $\geq\!10^{11.5}\,\Msun$）处发生从吸积主导向输运主导的转捩。所预言的恒星形成率与气体速度弥散间的关系与观测一致。