大质量年轻星团的膨胀：观测与理论的交汇

大多数恒星作为星团的一部分形成。银河系中质量最大的星团在恒星形成过程结束时分为两类——松散星团和致密星团，它们的尺寸显著不同。形成后，这两类星团在前 20 Myr 内都会膨胀至原来的 10-20 倍。恒星形成过程结束时的气体抛射通常被认为是导致此类膨胀的唯一可能过程。我们通过数值模型与观测星团的直接对比，研究了气体抛射的影响，重点关注质量大于 $10^3 M_\odot$ 的星团。对于这些星团，我们研究了气体抛射前的初始条件、特征星团演化、其对星团质量的依赖性以及恒星形成效率 (SFE)。我们执行了气体抛射后星团膨胀过程的 N 体模拟，并将结果与观测进行了比较。我们发现，观测到的松散和致密大质量星团的膨胀过程由完全不同的物理机制驱动。正如预期，松散大质量星团的膨胀主要由低 SFE（约 30%）导致的气体损失驱动。一个新的发现是，该组所有观测到的大质量星团在膨胀开始时似乎具有非常相似的尺寸，约为 1-3 pc。研究表明，致密星团具有更高的有效 SFE（60-70%），因此受气体抛射的影响要小得多。它们的膨胀主要由星团成员之间的相互作用引起的恒星抛射驱动。抛射之所以能如此有效地驱动星团膨胀，是因为它们主要发生在星团中心并持续较长时间。因此，在前 10 Myr 内，松散和致密星团的内部动力学存在根本差异。