恒星形成的初始条件：宇宙线作为基本调节因子
高能天体物理现象
2015-06-05 v3 星系天体物理
摘要
宇宙线（CRs）控制着稠密H_2气体区域的热、电离和化学状态，这些区域原本被星系尘埃星际介质中传播的远紫外和光学恒星辐射所屏蔽。正是在H_2云的CR主导区域（CRDRs）而非光子主导区域（PDRs）中，恒星形成的初始条件得以设定，这使得CRs成为星系中最终的恒星形成反馈因子，甚至能在最深层的尘埃笼罩环境中运作。CR控制的恒星形成初始条件自然地奠定了星系中近乎不变的恒星初始质量函数（IMF）的基础，只要渗透其分子星际介质的平均CR能量密度U_{CR}保持在其银河系值的约10倍以内。然而，在合并星系中发现的致密星暴的极端环境中，U_{CR}～（几倍）×10^3 U_{CR,Gal}，CRs极大地改变了恒星形成的初始条件。在由此产生的极端CRDRs中，H_2云碎裂将产生远少于低质量（<8 M_sol）恒星，产生顶部加重的恒星IMF。这将是CR控制的恒星形成初始条件的一个普遍特征，为星系形成过程中的双峰IMF提供了物理基础：对于致密合并诱导的星暴，IMF顶部加重；而对于孤立富气盘中的恒星形成，则保持普通IMF。在这种方案中，积分星系IMF（IGIMF）预计将是星系恒星形成历史的强函数。
引用
@article{arxiv.1207.2048,
title = {The initial conditions of star formation: cosmic rays as the fundamental regulators},
author = {Padelis P. Papadopoulos and Wing-Fai Thi},
journal= {arXiv preprint arXiv:1207.2048},
year = {2015}
}
备注
21 pages, 8 figures, Invited contribution to the Sant Cugat Forum on Astrophysics: Workshop on Cosmic-ray induced phenomenology in star-forming environments (April 16-19, 2012) (Version 3, with final, minor, corrections)