引力湍流星际介质中的恒星形成率

恒星形成于自引力的超音速湍流分子云中。我们基于具有分段对数正态与幂律形式的分子云密度概率分布函数，给出引力湍流介质中恒星形成率（SFR）的解析确定。这与先前主要受星际湍流支配、仅给出纯对数正态密度 PDF 的解析 SFR 模型形成对比。在此描述的引力湍流 SFR 模型中，低密度气体位于 PDF 的对数正态部分。气体超过临界密度（$\rho_{crit}$）后变得引力不稳定，PDF 开始形成幂律。随着云坍缩进行，对数正态与幂律部分间的过渡密度（$\rho_t$）向低密度移动，而幂律斜率（$\alpha$）变得愈发平缓。单位自由落体时间的恒星形成率通过对数正态从 $\rho_{crit}$ 到 $\rho_t$ 的积分以及幂律从 $\rho_t$ 到最大密度的积分计算。随着 $\alpha$ 变平缓，SFR 加速超过由对数正态密度 PDF 算出的预期值。我们表明，本地分子云观测中的单位自由落体时间恒星形成效率随 PDF 幂律斜率变平缓而增加，与我们的模型一致。我们的模型可解释为何云内恒星形成在空间与时间上均具变异性，以及为何本地与河外巨分子云中观测到的耗尽时间存在差异。无需诉诸本地星际环境中湍流的极端变化，便可解释星暴与宁静恒星形成系统。