利用机械超新星反馈模拟湍流高红移星系中的恒星形成

超新星反馈对于理解星系中恒星形成的自调节机制至关重要。然而，由于激波传播过程中过度的辐射损失，该过程在宇宙学背景下的有效性仍不明确。为了更好地理解超新星爆发对星系演化的影响，我们利用自适应网格细化技术，对红移 z=3 处的一个类银河系星系进行了一系列高分辨率（12 pc）的放大宇宙学模拟。我们发现超新星爆发能有效调节恒星形成，使得恒星质量和金属丰度与 z~3 时观测到的质量 - 金属丰度关系及恒星质量 - 晕质量关系一致。这是通过对经典反馈方案进行三项重要改进实现的：i) 通过注入每个阶段预期的径向动量直接模拟超新星爆炸波的不同阶段；ii) 需要真实的超新星时间延迟（最早始于 3 Myr），以便在气体团块并合导致星系中心发生失控坍缩之前驱散极高密度的气体；iii) 在超新星爆发的网格单元内，考虑了计算网格尺度以下的星际介质非均匀密度分布。最后一个条件的动机在于，我们的模拟仍未解析湍流星际介质的详细结构，而快速外流可沿低密度通道传播。采用该超新星反馈模型的模拟星系显示出强烈的外流，其携带的质量约为恒星形成率的十倍，且具有平滑上升的旋转速度。不满足这三个条件的其他反馈模型会形成过多的恒星，产生峰值旋转曲线。我们的结果表明，理解湍流星际介质的结构对于评估超新星及其他反馈过程在星系形成理论中的作用可能至关重要。