星系有關(guān)重子的時(shí)空演化 (Walter et al. 2020)

很久沒主動(dòng)閱讀過一篇天文的文章了,看到了一篇很好的文章犹菇,想要在組會(huì)上跟大家分享下(雖然肯定人人都看過了,但好歹鍛煉下自己的輸出能力)在此先試著描述下。

這篇文章主要講述的是結(jié)合觀測所得分子氣體在宇宙學(xué)尺度上密度的演化和原先我們對(duì)恒星質(zhì)量沪蓬、恒星形成率以及原子氣體的宇宙學(xué)尺度密度來約束和星系有關(guān)重子的時(shí)空演化。有什么發(fā)現(xiàn)来候?中性氫以及氫分子密度在紅移約為1.5處的時(shí)間大致相等跷叉,之后氫分子的密度就下降了六倍(至如今的數(shù)值),然而氫原子的密度幾乎保持不變营搅。恒星質(zhì)量密度呢云挟?隨著時(shí)間持續(xù)增加,也是在紅移約為1.5時(shí)超過了中性氫和氫分子的總密度转质。這就說明园欣,恒星質(zhì)量并不完全由氫分子密度的下降所決定,星系必須有程度可觀的額外氣體吸積休蟹。觀測所得出的結(jié)果沸枯?兩步吸積的約束:

  1. 星系外介質(zhì)中的電離氣體(HII)的凈下落以補(bǔ)充恒星形成所需的中性氫燃料。
  2. 星系中心中性氫的凈下落并轉(zhuǎn)化為氫分子赂弓。

從紅移約為2處下落以及流入的速率密度均下降了幾乎一個(gè)數(shù)量級(jí)绑榴,在這種趨勢下,未來的五十億年間分子氣體密度將在下降兩倍盈魁,恒星質(zhì)量密度會(huì)上漲10%翔怎,宇宙恒星形成活動(dòng)會(huì)由于氣體下落以及吸積的停止慢慢降低至趨于零。

動(dòng)機(jī):星系通過連續(xù)的從暗物質(zhì)和重子中吸積杨耙、暗物質(zhì)暈相互間的合并而成長赤套。被吸積的氣體導(dǎo)致了星系中單個(gè)暗物質(zhì)暈中心恒星的形成。恒星釋放的UV輻射珊膜、風(fēng)以及超新星爆發(fā)容握,和星系中心超大質(zhì)量黑洞可能的間斷吸積給予周圍氣體有效的反饋而至少暫時(shí)抑制了更多恒星的形成,或者從星系中心釋放出冷的氣體至外界并達(dá)成了一個(gè)重子在不同氣相和不同區(qū)域間的循環(huán)辅搬。那么唯沮,宇宙時(shí)間內(nèi)星系內(nèi)和星系外究竟有多少氣體才能解釋星系中恒星的形成呢?

手段:中性氫輻射+CO轉(zhuǎn)動(dòng)譜線=》氫原子以及氫分子在不同時(shí)間內(nèi)的總量堪遂、光學(xué)+紅外-〉恒星形成+恒星質(zhì)量

局限:時(shí)標(biāo)過長介蛉,未考慮星系合并,結(jié)論并不適用單個(gè)星系的演化溶褪,觀測的限制使我們只能關(guān)注紅移低于4的區(qū)域(宇宙大于15億年)

星系中心:大部分恒星币旧、分子氣體和恒星形成。恒星從巨分子云中形成猿妈,代表時(shí)標(biāo)1e7吹菱。分子氣體應(yīng)在相似的時(shí)標(biāo)下由原子氣體轉(zhuǎn)化而成著摔。

盤(r<10kpc):星系中恒星主要分布的區(qū)域

氫原子庫(r<50kpc)

環(huán)星系介質(zhì)(50-300kpc)由維理半徑所定義钾怔,理解為受星系引力約束影響而與宇宙膨脹脫耦合的區(qū)域哎媚,為高溫的氫離子(1e4-1e6K)理盆,1e4K冷卻時(shí)間:1e8,1e6K:1e9。在這之外即為星際間介質(zhì)输瓜。

這幾個(gè)區(qū)域間氣體是可以通過外流和吸積互相轉(zhuǎn)移的瓦胎。

未考慮重子:溫電離介質(zhì)、黑洞以及塵埃 (影響不大)

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