Звездообразование и обратная связь в галактиках

Галактики превращают холодный газ в звезды со скоростью, определяемой содержанием газа, а энергия, выделяемая этими звездами, регулирует и иногда останавливает дальнейшее звездообразование.

Definition

Звездообразование в галактиках — это превращение холодного межзвездного газа в звезды, в то время как обратная связь — это возврат энергии, импульса и обогащенного материала от звезд и аккрецирующих черных дыр в окружающий газ, что в совокупности определяет, как быстро и как долго галактика формирует звезды.

Scope

Эта тема охватывает эмпирический закон звездообразования, связывающий плотность газа со скоростью звездообразования, неэффективность превращения газа в звезды, энергию и импульс, вводимые массивными звездами и сверхновыми, роль активных галактических ядер в обратной связи, а также то, как обратная связь формирует массы и газовое содержание галактик.

Core questions

• Какая связь существует между содержанием газа в галактике и скоростью звездообразования?
• Почему звездообразование настолько неэффективно в галактических масштабах?
• Как сверхновые и массивные звезды возвращают энергию в межзвездную среду?
• Как обратная связь регулирует рост и подавление звездообразования в галактиках?

Key theories

Закон Кенникатта-Шмидта

Скорость звездообразования на единицу площади галактики масштабируется как степень ее поверхностной плотности газа, что является эмпирическим соотношением, обобщающим процесс превращения газа в звезды в галактиках.

Звездная обратная связь

Излучение, ветры и взрывы сверхновых от массивных звезд нагревают и рассеивают газ, ограничивая эффективность звездообразования и вызывая галактические оттоки.

Регулируемый обратной связью рост галактик

Комбинированная обратная связь от звезд и черных дыр необходима для того, чтобы модели воспроизводили наблюдаемую функцию масс галактик, предотвращая образование слишком большого количества звезд как в малых, так и в массивных галактиках.

Clinical relevance

Звездообразование и обратная связь определяют видимые свойства галактик, химическое обогащение их газа и массы, при которых галактики прекращают расти; правильный учет обратной связи является центральной задачей в моделировании реалистичных галактик.

History

Предложение Шмидта в середине XX века о законе, связывающем плотность газа со звездообразованием, было прочно обосновано наблюдениями Кенникатта в 1998 году. По мере развития моделирования признание того, что обратная связь от сверхновых и активных галактических ядер необходима для воспроизведения реальных галактик, стало определяющей темой в этой области.

Key figures

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

Seminal works

• kennicutt1998
• kennicutt2012
• naab2017

Frequently asked questions

Почему галактики не превращают весь свой газ в звезды?

Звездообразование является самоограничивающимся процессом. Энергия и импульс от молодых массивных звезд и сверхновых нагревают и выбрасывают окружающий газ, поэтому лишь небольшая часть газа галактики превращается в звезды за один орбитальный период.

Что такое обратная связь в формировании галактик?

Обратная связь — это возврат энергии и материала от звезд и аккрецирующих черных дыр в окружающий газ. Она регулирует звездообразование, вызывает оттоки и необходима для объяснения того, почему галактики не намного массивнее, чем наблюдается.