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arXiv 2401.02148astro-ph.GA
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收缩星形成团块密度与柱密度分布中的多重幂律尾

Multiple power-law tails in the density and column-density distribution in contracting star-forming clumps

Todor V. Veltchev, Philipp Girichidis, Lyubov Marinkova, Sava Donkov, Orlin Stanchev, Ralf S. Klessen

备注：
14 pages, 12 figures; accepted for publication in MNRAS (main journal)
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AI总结：

本研究通过数值模拟探讨了原初气体收缩星形成团块中（柱）密度分布的多重幂律尾演化，发现其斜率特征与经典坍缩模型、原恒星引力及吸积盘形成相关，并得到观测数据支持。

摘要：

我们提出了一项数值研究，探讨在原初气体中收缩星形成团块的（柱）密度分布（$N$-PDF, $ρ$-PDF）中幂律尾（PLTs）的演化，包括无初始支撑以及带有初始旋转和/或湍流支撑的情况。在所有考虑的运行中，多重 PLTs 在第一颗原恒星形成后不久便出现。$ρ$-PDF 中的第一个 PLT（PLT 1）是一个稳定特征，其斜率 $q_1\simeq -1.3$，在保持球对称的条件下，对应于经典 Larson-Penston 坍缩模型中密度分布为 $ρ\propto l^{-2}$ 的原恒星天体外围包层，其中 $l$ 为半径。$ρ$-PDF 中的第二个 PLT（PLT 2）在纯内流运行中保持稳定，但在具有初始抗重力支撑的运行中，由于数十颗原恒星的形成及其相互间的潮汐力改变了密度结构，PLT 2 会发生显著波动。其平均斜率 $\langle q_2\rangle\simeq -2$ 对应于 $ρ\propto l^{-3/2}$ 的密度分布，这描述了经典 Larson-Penston 坍缩模型中自由下落的内核，或是原恒星引力主导尺度上的吸引子解。$N$-PDFs 中的 PLT 1 和 PLT 2 总体上与来自 {\it Herschel} 数据的银河系低质量恒星形成区观测数据一致。在具有初始抗重力支撑的运行中，$ρ$-PDFs 中的第三个 PLT（PLT~3）与 PLT 2 同时或随后出现。该 PLT 非常浅，平均斜率为 $\langle q_3\rangle\simeq -1$，与薄原恒星吸积盘的形成相关。

英文摘要：

We present a numerical study of the evolution of power-law tails (PLTs) in the (column-)density distributions ($N$-PDF, $ρ$-PDF) in contracting star-forming clumps in primordial gas, without and with some initial rotational and/or turbulent support. In all considered runs multiple PLTs emerge shortly after the formation of the first protostar. The first PLT (PLT 1) in the $ρ$-PDF is a stable feature with slope $q_1\simeq -1.3$ which corresponds -- under the condition of preserved spherical symmetry -- to the outer envelope of the protostellar object with density profile $ρ\propto l^{-2}$ in the classical Larson-Penston collapse model, where $l$ is the radius. The second PLT (PLT 2) in the $ρ$-PDF is stable in the pure-infall runs but fluctuates significantly in the runs with initial support against gravity as dozens of protostars form and their mutual tidal forces change the density structure. Its mean slope, $\langle q_2\rangle\simeq -2$, corresponds to a density profile of $ρ\propto l^{-3/2}$ which describes a core in free fall in the classical Larson-Penston collapse model or an attractor solution at scales with dominating protostellar gravity. PLT 1 and PLT 2 in the $N$-PDFs are generally consistent with the observational data of Galactic low-mass star-forming regions from {\it Herschel} data. In the runs with initial support against gravity a third PLT (PLT~3) in the $ρ$-PDFs appears simultaneously with or after the emergence of PLT 2. It is very shallow, with mean slope of $\langle q_3\rangle\simeq -1$, and is associated with the formation of thin protostellar accretion disks.

机构、总结、中文摘要均由AI分析而来，可能存在错误，请以论文正文为准。

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