銀河における星形成とフィードバック

銀河は、そのガス含有量によって決定される速度で冷たいガスを星に変換し、それらの星から放出されるエネルギーは、さらなる星形成を制御し、時には停止させます。

Definition

銀河における星形成とは、冷たい星間ガスが星に変換されることであり、フィードバックとは、星や降着するブラックホールから周囲のガスにエネルギー、運動量、および濃縮された物質が戻されることであり、これらが合わさって銀河が星を形成する速度と期間を決定します。

Scope

このトピックでは、ガス密度と星形成率を関連付ける経験的な星形成法則、ガスから星への変換の非効率性、大質量星と超新星によって注入されるエネルギーと運動量、フィードバックにおける活動銀河核の役割、およびフィードバックが銀河の質量とガス含有量をどのように形成するかについて説明します。

Core questions

• 銀河のガス含有量と星形成率を関連付ける関係は何ですか？
• なぜ星形成は銀河スケールでこれほど非効率的なのですか？
• 超新星と大質量星はどのようにして星間物質にエネルギーをフィードバックするのですか？
• フィードバックは銀河の成長とクエンチングをどのように制御するのですか？

Key theories

ケニカット-シュミットの法則

銀河の単位面積あたりの星形成率は、そのガス表面密度のべき乗に比例するという経験的な関係であり、銀河全体でガスがどのように星に変換されるかを要約しています。

恒星フィードバック

大質量星からの放射、恒星風、超新星爆発はガスを加熱・分散させ、星形成効率を制限し、銀河からのアウトフローを駆動します。

フィードバックによって制御される銀河の成長

観測される銀河の質量関数を再現するためには、恒星とブラックホールの複合的なフィードバックが必要であり、これにより、小規模な銀河と大規模な銀河の両方で過剰な星形成が防止されます。

Clinical relevance

星形成とフィードバックは、銀河の目に見える特性、ガスの化学的濃縮、および銀河が成長を停止する質量を決定します。フィードバックを正確に捉えることは、現実的な銀河をシミュレートする上での中心的な課題です。

History

20世紀半ばにシュミットが提唱したガス密度と星形成を関連付ける法則は、1998年にケニカットによって確固たる観測的根拠が与えられました。シミュレーションが成熟するにつれて、超新星や活動銀河核からのフィードバックが実際の銀河を再現するために不可欠であるという認識が、この分野の決定的なテーマとなりました。

Key figures

• Robert Kennicutt
• Maarten Schmidt
• Thorsten Naab
• Jeremiah Ostriker

Seminal works

• kennicutt1998
• kennicutt2012
• naab2017

Frequently asked questions

なぜ銀河はそのガスをすべて星に変換しないのですか？

星形成は自己制限的です。若い大質量星や超新星からのエネルギーと運動量は、周囲のガスを加熱して吹き飛ばすため、銀河のガスのごく一部しか軌道時間ごとに星に変換されません。

銀河形成におけるフィードバックとは何ですか？

フィードバックとは、星や降着するブラックホールから周囲のガスにエネルギーと物質が戻されることです。それは星形成を制御し、アウトフローを駆動し、銀河が観測されるよりもはるかに大質量ではない理由を説明するために不可欠です。