Бурное звездообразование решает проблему переохлаждения в галактиках: новое моделирование
Международная группа астрофизиков представила результаты космологических гидродинамических симуляций с переносом излучения, которые предлагают решение давней проблемы переохлаждения (overcooling) в моделях формирования галактик. Работа опубликована на сервере препринтов arXiv.
Проблема переохлаждения заключается в том, что во многих симуляциях газ слишком эффективно остывает и коллапсирует, что приводит к избыточному звездообразованию. Авторы исследования сравнили две модели звездообразования в карликовой галактике с массой тёмного гало 10^10 солнечных масс на красном смещении z=6.
Первая модель — шмидтовского типа, где критерии звездообразования и эффективность зависят от локальных граво-термо-турбулентных условий. Вторая — sink-based модель, в которой звездообразование управляется локальными потоками газа, а новые звёзды возникают в частицах-стоках, поглощающих окружающий газ.
Модель с частицами-стоками естественным образом порождает бурное звездообразование: быстрая аккреция на молодые стоки приводит к вспышкам звездообразования. Интенсивное излучение от молодых звёзд ионизирует и разогревает газ, рассеивая звездообразующие сгустки ещё до того, как взрываются первые сверхновые. В результате сверхновые взрываются в разреженной среде, сообщая газу больший импульс и вызывая мощные галактические истечения.
В шмидтовской модели звездообразование происходит более равномерно: отдельные события локально подавляют последующее формирование звёзд, снижая степень вспышечной активности. К моменту z=6 модель с частицами-стоками даёт полную звёздную массу в три раза меньше, чем шмидтовская, а долю выходящего лаймановского континуума — в десять раз больше.
Бурная модель также генерирует более мощные истечения, обогащённые металлами, и подавляет избыточное центральное звездообразование. Это приводит к лучшему согласию с наблюдениями JWST по содержанию металлов в газовой фазе и размерам галактик.
Авторы делают вывод, что бурное звездообразование является ключевым механизмом усиления обратной связи и смягчения проблемы переохлаждения в симуляциях формирования галактик. Результаты открывают путь к более реалистичному моделированию ранних стадий эволюции галактик.
