A densidade máxima de superfície estelar devido à falha do feedback estelar

Uma densidade máxima de superfície estelar | ₌₀ₗ 3 10⁵M_ \, pc^{-2}| é observada em todas as classes de sistemas estelares densos (por exemplo, aglomerados estelares, núcleos galácticos, etc.), abrangendo ∼8 ordens de magnitude em massa. Foi proposto que essa escala característica é definida por algum mecanismo de feedback dinâmico que impede o colapso além de uma certa densidade de superfície. No entanto, modelos analíticos simples e simulações detalhadas da formação de estrelas moderadas pelo feedback de estrelas massivas argumentam que o feedback se torna menos eficiente em densidades de superfície mais altas (com a eficiência de formação estelar aumentando como ∼Σ/Σcrit). Portanto, propomos um modelo alternativo onde o feedback estelar se torna ineficaz em moderar a formação de estrelas acima de algum Σcrit, de modo que o suprimento de gás formador de estrelas é rapidamente convertido em estrelas antes que o sistema possa se contrair para uma densidade de superfície maior. Mostramos que tal modelo – com Σcrit tomado diretamente da teoria – prevê naturalmente o observado Σmax. Encontramos Σmax ∼ 100Σcrit porque o tempo de consumo de gás é mais longo que o tempo global de queda livre, mesmo quando o feedback é ineficaz. Além disso, o Σmax previsto é robusto à escala espacial e metalicidade, e é preservado mesmo se múltiplos episódios de formação de estrelas/fluxo de gás ocorrerem. Nesse contexto, o Σmax observado nos diz diretamente onde o feedback falha.