星系中“云-云碰撞”的频率与性质

我们在孤立星系的流体动力学模拟中研究了云-云碰撞及巨分子云（GMC）的演化。模拟涵盖了星际介质（ISM）的加热与冷却、自引力以及恒星反馈。在小于 $5$ Myr 的时间尺度上，大多数云不发生变化，合并与分裂通常表现为二体过程，但更长时间尺度上的演化更为复杂，并涉及更大比例的云际物质。我们发现，在有旋臂的模拟中，合并或碰撞每 8-10 Myr（轨道周期的 1/15）发生一次；在没有施加旋臂的模拟中，每 28 Myr（轨道周期的 1/5）发生一次。这两个数值均高于解析估计的预期，因为云在星系中并非均匀分布。因此，预计云在其寿命期间会经历零到几次碰撞。我们在结果中展示了云-云相互作用的具体例子，包括合成的 CO 图像。我们预期云-云相互作用是可观测的，但发现它们似乎对 ISM 影响甚微或没有影响。由于云的典型几何形状与中等速度弥散度的共同作用，云-云相互作用往往更类似于较小的云轻推较大的云。我们的发现与旋臂对星系整体恒星形成率影响甚微的观点一致，且我们没有看到碰撞可能产生大质量星团的证据。然而，要确认这种大质量云碰撞的结果，我们理想上需要更高分辨率的模拟。