Sự hình thành sao và phản hồi trong các thiên hà

Các thiên hà chuyển đổi khí lạnh thành sao với tốc độ được xác định bởi hàm lượng khí của chúng, và năng lượng được trả lại bởi các ngôi sao đó điều chỉnh và đôi khi ngăn chặn sự hình thành sao tiếp theo.

Definition

Sự hình thành sao trong các thiên hà là quá trình chuyển đổi khí lạnh giữa các vì sao thành sao, trong khi phản hồi là sự trả lại năng lượng, động lượng và vật chất đã được làm giàu từ các ngôi sao và lỗ đen bồi tụ vào khí xung quanh, cùng nhau xác định tốc độ và thời gian một thiên hà hình thành sao.

Scope

Chủ đề này bao gồm định luật hình thành sao thực nghiệm liên hệ mật độ khí với tốc độ hình thành sao, sự kém hiệu quả của việc chuyển đổi khí thành sao, năng lượng và động lượng được tiêm vào bởi các ngôi sao khối lượng lớn và siêu tân tinh, vai trò của các nhân thiên hà hoạt động trong phản hồi, và cách phản hồi định hình khối lượng và hàm lượng khí của các thiên hà.

Core questions

• Mối quan hệ nào liên kết hàm lượng khí của một thiên hà với tốc độ hình thành sao của nó?
• Tại sao sự hình thành sao lại kém hiệu quả trên quy mô thiên hà?
• Làm thế nào các siêu tân tinh và các ngôi sao khối lượng lớn truyền năng lượng trở lại môi trường giữa các vì sao?
• Phản hồi điều chỉnh sự phát triển và ngừng hoạt động của các thiên hà như thế nào?

Key theories

Định luật Kennicutt-Schmidt

Tốc độ hình thành sao trên một đơn vị diện tích của một thiên hà tỷ lệ với một lũy thừa của mật độ bề mặt khí của nó, một mối quan hệ thực nghiệm tóm tắt cách khí được biến thành sao trên khắp các thiên hà.

Phản hồi sao

Bức xạ, gió và các vụ nổ siêu tân tinh từ các ngôi sao khối lượng lớn làm nóng và phân tán khí, hạn chế hiệu quả hình thành sao và thúc đẩy các dòng chảy ra ngoài thiên hà.

Sự phát triển thiên hà được điều chỉnh bởi phản hồi

Phản hồi kết hợp từ sao và lỗ đen là cần thiết để các mô hình tái tạo hàm số khối lượng thiên hà được quan sát, ngăn chặn quá nhiều sao hình thành trong cả các thiên hà nhỏ và lớn.

Clinical relevance

Sự hình thành sao và phản hồi xác định các đặc tính có thể nhìn thấy của các thiên hà, sự làm giàu hóa học của khí của chúng, và khối lượng mà tại đó các thiên hà ngừng phát triển; việc nắm bắt phản hồi một cách chính xác là thách thức trung tâm trong việc mô phỏng các thiên hà thực tế.

History

Đề xuất của Schmidt vào giữa thế kỷ 20 về một định luật liên kết mật độ khí với sự hình thành sao đã được Kennicutt đặt trên một nền tảng quan sát vững chắc vào năm 1998. Khi các mô phỏng trưởng thành, việc nhận ra rằng phản hồi từ siêu tân tinh và các nhân thiên hà hoạt động là cần thiết để tái tạo các thiên hà thực đã trở thành một chủ đề định hình của lĩnh vực này.

Key figures

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

Seminal works

• kennicutt1998
• kennicutt2012
• naab2017

Frequently asked questions

Tại sao các thiên hà không biến tất cả khí của chúng thành sao?

Sự hình thành sao là tự giới hạn. Năng lượng và động lượng từ các ngôi sao trẻ khối lượng lớn và siêu tân tinh làm nóng và thổi bay khí xung quanh, do đó chỉ một phần nhỏ khí của một thiên hà được chuyển đổi thành sao trong mỗi chu kỳ quỹ đạo.

Phản hồi trong sự hình thành thiên hà là gì?

Phản hồi là sự trả lại năng lượng và vật chất từ các ngôi sao và lỗ đen bồi tụ vào khí xung quanh. Nó điều chỉnh sự hình thành sao, thúc đẩy các dòng chảy ra ngoài, và rất cần thiết để giải thích tại sao các thiên hà không có khối lượng lớn hơn nhiều so với quan sát.