[論文レビュー] The effects of feedback in simulations of disk-galaxy major mergers

Thomas J. Cox, Patrik Jönsson+2 more|arXiv (Cornell University)|Mar 9, 2005

Astrophysics and Star Formation Studies被引用数 1

ひとこと要約

本研究では、円盤銀河の主要合体における星形成および残骸の性質に与える、流体力学的シミュレーションにおける異なるフィードバックパラメータ化の影響を調査する。フィードバック効率（β）と有効状態方程式（n）を調整することで、冷たいガスに圧力支持をもたらし、安定した円盤とシュナイダー則に整合する星形成を実現する。合体の結果は、フィードバックの強さに大きく依存する。

ABSTRACT

Using hydrodynamic simulations of disk-galaxy major mergers we investigate the starformation history and remnant properties when various parameterizations of a simple stellar feedback model are implemented. The simulations include radiative cooling, a density-dependent star-formation recipe and a model for feedback from massive stars. The feedback model stores supernova feedback energy within individual gas particles and dissipates this energy on a time-scale specified by two free parameters; β, which sets the efficiency, and n, which sets the effective equation of state in star-forming regions. Via this model, feedback energy can provide pressure support to regions of gas that are thermally cold. Using a self-consistent disk galaxy, modeled after a local Sbc spiral, in both isolated and major- merger simulations, we investigate parameterizations of the feedback model. Model parameters are selected by requiring quiescent disk stability and star formation that is consistent with the Schmidt law found by Kennicutt (1998). Models that satisfy these criteria produce varying star-formation histories for disks evolved in isolation, or during a major merger. All major mergers

研究の動機と目的

• 星形成が円盤銀河の合体においてどのように影響を受けるかを特定すること。
• 円盤安定性とシュナイダー則を制約として、フィードバックパラメータ（β と n）をキャリブレーションすること。
• 孤立円盤と主な合体の両状況におけるフィードバックが星形成歴に与える影響を調査すること。
• フィードバックが星形成を制御しつつも、現実的な円盤安定性を維持できるかどうかを評価すること。

提案手法

• 放射冷却と密度依存的星形成レシピを備えたSbcスパイラル銀河の流体力学的シミュレーション。
• 超新星エネルギーをガス粒子に蓄積し、β と n に支配される時間スケールで散逸するフィードバックモデルの実装。
• β を用いてフィードバックエネルギー効率を制御し、n を用いて星形成領域における有効状態方程式を定義。
• フィードバックエネルギーが冷たいガス領域に圧力支持を提供し、過剰な収縮を防ぎ、星形成を制御する。
• 比較のため、孤立円盤の進化と主な合体シナリオの両方を含むシミュレーション。
• パラメータ空間は、静的円盤安定性とケニカット（1998）のシュナイダー則との整合性を満たす必要があると制約される。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 異なるフィードバックパラメータ化（β と n）は、孤立円盤銀河における星形成にどのように影響を与えるか？
• RQ2 フィードバックが星形成を制御しつつも、円盤安定性を維持できる程度はどの程度か？
• RQ3 主な銀河合体の過程でフィードバックは星形成歴にどのように影響を与えるか？
• RQ4 どのフィードバックパラメータが、孤立系および合体系の両方でシュナイダー則に整合する星形成率をもたらすか？
• RQ5 フィードバック強度に応じて、合体の結果として得られる残骸の性質（例：形態、星形成）はどのように変化するか？

主な発見

• β と n のフィードバックパラメータは、静的円盤安定性を維持し、孤立円盤でシュナイダー則を再現できるようにキャリブレーションされた。
• 異なるフィードバックパラメータ化は、孤立円盤における星形成歴に顕著な違いをもたらし、フィードバック強度に敏感であることが示された。
• 主な合体の過程では、フィードバックが星形成の進化を顕著に変化させ、強いフィードバックは遅い段階の星形成を抑制した。
• フィードバックエネルギーが冷たいガス領域に圧力支持を提供し、暴走的収縮を防ぎ、星形成効率を制御した。
• すべての主な合体シミュレーションは、フィードバックパラメータに応じて形態的および星形成的性質が変化した残骸を生成した。
• 本モデルは、フィードバックが星形成を制御しつつも円盤安定性を維持できることを示し、宇宙論的シミュレーションへの応用を支持する。