A simple non-equilibrium feedback model for galaxy-scale star formation: delayed feedback and SFR scatter
A simple non-equilibrium feedback model for galaxy-scale star formation: delayed feedback and SFR scatter
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星系级恒星形成的简单非平衡反馈模型：延迟反馈和恒星形成率散射
DOI：
10.1093/mnras/stz1156
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发表时间：
2019
影响因子：
4.8
通讯作者：
Hopkins, Philip F
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Orr, Matthew E;Hayward, Christopher C;Hopkins, Philip F
我们探索一类简单的非平衡星星形成模型的反馈调节模型的ISM框架内，适用于千秒尺度解决星星形成关系（如肯尼卡特施密特）。结合Toomre-Q依赖的本地星星形成效率每自由落体时间与延迟反馈的模型，我们能够匹配的归一化和分散的解决星星形成比例关系。特别是，这个简单的模型表明，在千秒差距尺度上的星星形成率（SFR）的大变化可能是由于超新星反馈在星星形成后不是瞬时的。在一个星系中的恒定气体表面密度的SFR的散射，然后取决于反馈的属性，当我们观察它的恒星形成区域在不同的点在整个崩溃/星星形成“周期”。这具有以下重要的观测结果：（1）Kennicutt-Schmidt关系的分散和归一化对局部不敏感。（2）气体耗尽时间和速度色散是影响反馈时间尺度和强度的重要因素，（3）Kennicutt-Schmidt关系的离散性和标准化是反馈时间尺度和强度的敏感探针;（4）即使在一个确定性地决定局部星星形成的模型中，时间演化、局部条件的变化（如气体分数和动力学时间）以及星系之间的变化也会破坏SFR和解析星系巡天中可观测到的许多相关性。此外，该模型表现出大的分散在SFR在低气体表面密度，与平坦的外Hidisc速度分散分布的观察。
We explore a class of simple non-equilibrium star formation models within the framework of a feedback-regulated model of the ISM, applicable to kiloparsec-scale resolved star formation relations (e.g. Kennicutt–Schmidt). Combining a Toomre-Q-dependent local star formation efficiency per free-fall time with a model for delayed feedback, we are able to match the normalization and scatter of resolved star formation scaling relations. In particular, this simple model suggests that large (∼dex) variations in star formation rates (SFRs) on kiloparsec scales may be due to the fact that supernova feedback is not instantaneous following star formation. The scatter in SFRs at constant gas surface density in a galaxy then depends on the properties of feedback and when we observe its star-forming regions at various points throughout their collapse/star formation ‘cycles’. This has the following important observational consequences: (1) the scatter and normalization of the Kennicutt–Schmidt relation are relatively insensitive to the local (small-scale) star formation efficiency; (2) but gas depletion times and velocity dispersions are; (3) the scatter in and normalization of the Kennicutt–Schmidt relation is a sensitive probe of the feedback time-scale and strength; (4) even in a model wheredeterministically dictates star formation locally, time evolution, variation in local conditions (e.g. gas fractions and dynamical times), and variations between galaxies can destroy much of the observable correlation between SFR andin resolved galaxy surveys. Additionally, this model exhibits large scatter in SFRs at low gas surface densities, in agreement with observations of flat outer Hidisc velocity dispersion profiles.
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J. Kruijssen;A. Schruba;A. Hygate;Chia-Yu Hu;D. Haydon;S. N. L. Heidelberg;Mpia;Mpa;Mpe;Cca;Ljmu