[论文解读] Feedback Processes [in Massive Star Formation]: A Theoretical Perspective

Mordecai‐Mark Mac Low|ArXiv.org|Nov 26, 2007

Astronomy and Astrophysical Research参考文献 1被引用 3

一句话总结

这篇理论综述研究了大质量恒星形成过程中的反馈机制——辐射、风、喷流和吸积发光度，表明尽管反馈会抑制碎片化并限制吸积，但由于辐射聚焦、不稳定性驱动的气泡坍缩以及磁效应的存在，它并不能完全阻止大质量恒星的形成。其主要贡献在于解释了为何大质量恒星（高达~100 M⊙）仍能形成，尽管存在强烈的反馈作用，但最终的质量上限仍无法确定。

ABSTRACT

I review the evidence for the importance of feedback from massive stars at small and large scales. The feedback mechanisms include accretion luminosity, ionizing radiation, collimated outflows, and stellar winds. The good news is that feedback doesn't entirely prevent the formation of massive stars, while the bad news is that we don't know what does limit their masses. Feedback from massive stars also influences their surroundings. I argue that this does not produce a triggering efficiency above unity, nor does it prevent lots of prompt star formation in GMCs, though it may preserve massive remnants of the clouds for many dynamical times.

研究动机与目标

• 评估反馈机制在调节大质量恒星形成及其对初始质量函数（IMF）影响中的作用。
• 研究为何尽管存在强烈的辐射和机械反馈会阻止吸积，大质量恒星仍能形成。
• 评估反馈在巨分子云（GMCs）中是触发还是抑制恒星形成，以及长期存在的GMCs可持续多长时间。
• 确定在辐射压力强烈的情况下，何种物理机制仍能使大质量原恒星的吸积过程持续进行。
• 将关于GMC稳定性与恒星形成效率的相互矛盾的理论模型与观测约束相协调。

提出的方法

• 使用波长相关尘埃消光系数的数值模拟，结合嵌套网格、二维坍缩分子核模型（Yorke & Sonnhalter 2002）。
• 辐射转移计算以模拟极向空腔中的“手电筒效应”，增强辐射逃逸（Krumholz et al. 2005a）。
• 分析辐射压驱动气泡中的瑞利-泰勒不稳定性与光子泡不稳定性，评估其在促进吸积中的作用（Krumholz et al. 2005）。
• 采用自适应网格加密（AMR）模拟，结合温度相关消光系数，研究坍缩过程中碎片化的抑制（Krumholz et al. 2007）。
• 将湍流恒星形成定律（Krumholz & McKee 2005）应用于GMC中球对称、幂律密度分布，以模拟云的稳定性（Krumholz et al. 2006）。
• 将来自Spitzer和NANTEN巡天的观测时标（Blitz et al. 2006；Tamburro et al. 2007）与H ii区膨胀和云消散的理论模型进行比较。

实验结果

研究问题

• RQ1 辐射、风和喷流反馈机制如何共同影响大质量恒星形成过程中的吸积？
• RQ2 尽管尘埃上的辐射压力很强，为何反馈并未完全阻止超过30 M⊙恒星的形成？
• RQ3 在强辐射压力下，何种物理机制仍能使大质量原恒星的吸积过程持续进行？
• RQ4 反馈在多大程度上触发或抑制巨分子云（GMCs）中的恒星形成？
• RQ5 分子云能多长时间保持对引力坍缩的稳定性？反馈在这一稳定性中起到什么作用？

主要发现

• 由于极向空腔中形成的‘手电筒效应’，辐射压力不会完全阻止大质量恒星的吸积。
• 辐射驱动气泡中的瑞利-泰勒不稳定性促进坍缩，从而降低辐射反馈的有效性，使吸积得以持续。
• 磁化核心中的光子泡不稳定性通过将压缩性磁流体力学波放大至低密度通道，增强辐射逃逸。
• 吸积引起的辐射加热会抑制坍缩核中的碎片化，模拟结果表明在温度相关消光系数下抑制效应显著。
• 包含辐射转移和AMR的模拟已达到10 M⊙的原恒星质量，但尚未确认质量上限，提示反馈可能并非唯一的质量限制因素。
• Spitzer和NANTEN的观测数据表明，GMC可保持稳定长达27 Myr，恒星形成通常在HI发射峰出现后2–4 Myr内开始，与H ii区膨胀支持云稳定性的理论一致。