Eine konsistente Erklärung für die ungewöhnliche anfängliche Massenspektrum und Sternentstehungsrate in der zentralen Molekülzone (CMZ)

Zusammenfassung: Wir untersuchen verschiedene physikalische Prozesse, die den flachen Hochmass-Saldo der anfänglichen Massenspektrum (IMF) sowie die niedrige Sternentstehungsrate (SFR) in sternentstehenden molekularen Wolken (MCs) in der zentralen Molekülzone (CMZ) erklären könnten. Wir zeigen, dass das starke Gezeitenfeld und die Scherkräfte, denen die CMZ ausgesetzt ist, gegensätzliche Auswirkungen auf den Kollaps der Dichtefluktuationen haben und diese Eigenschaften nicht erklären können. Ebenso zeigen wir, dass das intensive Magnetfeld in der CMZ einen vernachlässigbaren Druckunterstützung bietet und bei den hohen Dichten, die spielen, die Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion des turbulenten Gasflusses nicht modifizieren sollte, wodurch die IMF vernachlässigbar beeinflusst wird. Wir zeigen jedoch, dass die MCs in der CMZ im Gegensatz zu den MCs in der galaktischen Scheibe nur eine einzige Episode von turbulenter Kaskade erleben. Tatsächlich ist ihre eher kurze Lebensdauer aufgrund ihrer hohen mittleren Dichten ähnlich einer typischen Zeit für den Durchgang von Turbulenzen. Folglich erfährt die Wolke innerhalb dieser "einzelnen Episode der turbulenten Kaskade" ein einziges Feld von turbulenzinduzierten Dichtefluktuationen, was schließlich zu gravitativ instabilen Kernen führt. Wie in Hennebelle & Chabrier (2013) gezeigt, ergibt dies eine flachere IMF als gewöhnlich und führt zu der richtigen beobachteten Neigung für die sternentstehenden Wolken der CMZ. Ebenso ergibt dieses einzelne großräumige turbulente Ereignis innerhalb der Lebensdauer der Wolke eine um das 5- bis 6-fache niedrigere SFR als unter gewöhnlichen Bedingungen, was mit den beobachteten Werten übereinstimmt. Daher schlagen wir vor, dass dieses Szenario der "einzigen turbulenten Kaskade" sowohl die flache IMF als auch die niedrige SFR der Wolken in der CMZ erklären kann.