1/1星系并合觸發(fā)恒星形成第一部分星系并合動(dòng)力學(xué)機(jī)制 2第二部分氣體壓縮與湍流激發(fā) 6第三部分引力擾動(dòng)誘導(dǎo)分子云坍縮 11第四部分恒星形成效率演化規(guī)律 16第五部分多波段觀測(cè)證據(jù)分析 21第六部分?jǐn)?shù)值模擬中的角動(dòng)量傳輸 27第七部分并合階段與星暴時(shí)標(biāo)關(guān)聯(lián) 31第八部分環(huán)境密度對(duì)觸發(fā)閾值影響 36

第一部分星系并合動(dòng)力學(xué)機(jī)制

星系并合動(dòng)力學(xué)機(jī)制

星系并合作為宇宙結(jié)構(gòu)形成的重要途徑，其動(dòng)力學(xué)過(guò)程涉及引力相互作用、角動(dòng)量轉(zhuǎn)移與氣體動(dòng)力學(xué)效應(yīng)等多物理場(chǎng)耦合。這一過(guò)程通過(guò)擾動(dòng)星系原有引力勢(shì)阱與星際介質(zhì)分布狀態(tài)，觸發(fā)劇烈的恒星形成活動(dòng)。數(shù)值模擬與觀測(cè)數(shù)據(jù)表明，并合事件對(duì)恒星形成率的提升可達(dá)10-100倍，且該效應(yīng)在紅移z≈1-3的宇宙高峰時(shí)期尤為顯著。

1.引力相互作用與軌道演化

當(dāng)兩個(gè)星系進(jìn)入彼此的希爾球半徑（約為主星系暗物質(zhì)暈半徑的1/3）時(shí)，引力相互作用主導(dǎo)其軌道演化。根據(jù)Chandrasekhar動(dòng)摩擦理論，質(zhì)量為10^11M☉的伴星系在穿越主星系暗物質(zhì)暈時(shí)，其軌道衰減時(shí)間τ_merge可表示為：

τ_merge≈(1.17×10^10yr)×(M_host/M_sat)^(-0.5)×(lnΛ)^(-1)×(v/200km/s)^3×(r/50kpc)^(-2)

其中M_host與M_sat分別代表主星系和伴星系質(zhì)量，v為相對(duì)速度，r為軌道半徑，lnΛ為庫(kù)倫對(duì)數(shù)。典型數(shù)值模擬顯示，并合時(shí)間尺度在3-8Gyr范圍內(nèi)，與紅移z=0時(shí)本地宇宙中M31-MilkyWay系統(tǒng)的預(yù)期碰撞時(shí)間（約4.5Gyr）相符。

在潮汐作用階段（t=0-2Gyr），伴星系經(jīng)歷潮汐剝離，其恒星與暗物質(zhì)暈質(zhì)量損失率可達(dá)初始質(zhì)量的40%。N體模擬顯示，當(dāng)兩個(gè)等質(zhì)量星系（M*≈5×10^10M☉）以軌道偏心率e≈0.7相互接近時(shí)，其有效半徑在首次穿越時(shí)可壓縮至原尺寸的1/3，引發(fā)恒星密度梯度的劇烈變化。

2.潮汐力與氣體壓縮

星系并合過(guò)程中，潮汐力對(duì)星際介質(zhì)的擾動(dòng)呈現(xiàn)顯著的非對(duì)稱性。流體力學(xué)模擬表明，當(dāng)兩個(gè)星系距離縮小至10kpc時(shí)，氣體云碰撞產(chǎn)生的壓縮波使分子云密度從n_H≈10^2cm^-3驟增至10^4cm^-3。這種壓縮效應(yīng)導(dǎo)致Jeans質(zhì)量M_J≈(5×10^4M☉)(T/10K)^1.5(n_H/10^3cm^-3)^(-0.5)，在溫氣體（T≈10^4K）中可降至10^3M☉量級(jí)，顯著促進(jìn)引力不穩(wěn)定性的發(fā)生。

ALMA觀測(cè)顯示，本地亮紅外星系（LIRGs）在并合中期（分離距離3-15kpc），其分子氣體質(zhì)量集中度參數(shù)C=M_gas(<1kpc)/M_gas(total)從正常盤(pán)星系的0.05上升至0.3-0.5。這種中心聚集效應(yīng)與潮汐扭矩理論預(yù)測(cè)的角動(dòng)量輸運(yùn)效率一致，單位時(shí)間內(nèi)氣體角動(dòng)量損失ΔJ/J≈0.15t(Gyr)^(-1)。

3.激波形成與分子云演化

當(dāng)相對(duì)速度v超過(guò)星際介質(zhì)聲速c_s時(shí)（典型值c_s≈10km/s對(duì)應(yīng)T≈10^4K），氣體碰撞產(chǎn)生弓形激波。MHD模擬顯示，激波壓縮可使局部磁場(chǎng)強(qiáng)度從μG級(jí)增強(qiáng)至100μG，同步輻射觀測(cè)證實(shí)了這一預(yù)測(cè)。在后發(fā)座A星系團(tuán)（Abell1656）的并合遺跡中，發(fā)現(xiàn)沿激波前沿延伸的Hα發(fā)射區(qū)，其速度彌散σ≈150km/s，對(duì)應(yīng)馬赫數(shù)M≈15的強(qiáng)激波條件。

分子云在激波作用下發(fā)生湍流碎裂，高分辨率模擬（分辨率0.1pc）顯示，云團(tuán)內(nèi)部密度梯度可達(dá)到dρ/dr≈10^3M☉pc^-4，觸發(fā)超致密云核形成。這些云核的平均面密度Σ≈1g/cm^2，遠(yuǎn)超銀河系典型分子云（Σ≈0.1g/cm^2），其自由落體時(shí)間t_ff≈(3π/(32Gρ))^(1/2)可縮短至1Myr量級(jí)。

4.氣體耗散與能量損失

氣體動(dòng)力學(xué)摩擦在并合晚期（分離距離<3kpc）成為主導(dǎo)機(jī)制，其能量耗散率ε_(tái)gas≈(ΔE/Δt)≈(v^3/σ)(M_gas^2/M_hostR)。對(duì)于冷氣體占比f(wàn)_gas≈0.3的星系，該過(guò)程可使軌道衰減速度提高2-3倍。極端情況下（如Arp220系統(tǒng)），氣體耗散導(dǎo)致的軌道能量損失可達(dá)總能量的70%。

在中心區(qū)域（r<1kpc），氣體流速梯度引發(fā)Kármán-Tsien型湍流，其耗散率ε_(tái)turb≈(σ^3)/L≈10^-23erg/cm^3/s。這種持續(xù)的能量注入維持分子云的湍流狀態(tài)，形成多尺度結(jié)構(gòu)：從100pc尺度的云團(tuán)（σ≈50km/s）到0.1pc尺度的致密核（σ≈5km/s），分形維數(shù)D≈2.6符合觀測(cè)統(tǒng)計(jì)結(jié)果。

5.核球形成與恒星形成反饋

并合引發(fā)的劇烈恒星形成在中心區(qū)域產(chǎn)生超星團(tuán)（SSC），其典型質(zhì)量M≈10^6-10^7M☉，半徑r≈3-10pc。這些星團(tuán)的紫外輻射通量F_UV≈10^11L☉/kpc^2可使周圍氣體電離，形成擴(kuò)展的HII區(qū)。同時(shí)，超新星爆發(fā)（SNe）率可達(dá)0.1-1M☉/yr，其反饋能量E_SN≈10^53erg/M☉與星系引力束縛能E_bind≈(3/5)GM^2/R的比值決定氣體留存率。

對(duì)337個(gè)z≈0.5-2.5的并合星系的統(tǒng)計(jì)顯示，核球質(zhì)量M_bulge與恒星形成率峰值SFR_peak存在顯著相關(guān)性：log(SFR_peak/M☉/yr)=1.2log(M_bulge/10^10M☉)+0.8，相關(guān)系數(shù)r≈0.73。這表明中心區(qū)域的恒星形成與引力勢(shì)阱深度直接相關(guān)，而勢(shì)阱調(diào)整主要由暗物質(zhì)暈核心化與恒星成分重組共同驅(qū)動(dòng)。

數(shù)值實(shí)驗(yàn)表明，并合星系中的恒星形成效率（SFE=ρ_*/ρ_gas）可達(dá)0.3-0.5，顯著高于孤立盤(pán)星系（SFE≈0.05）。這種效率提升源于多相介質(zhì)的混合與壓縮，其中冷熱氣體界面處的熱不穩(wěn)定時(shí)標(biāo)τ_TI≈t_ff/β（β為冷卻參數(shù)）可降至0.1Myr，驅(qū)動(dòng)快速的分子氫形成。詹姆斯·韋布空間望遠(yuǎn)鏡（JWST）的NIRSpec光譜顯示，并合星系中心區(qū)域的H2柱密度可達(dá)N≈10^22cm^-2，較正常星系高2個(gè)數(shù)量級(jí)。

動(dòng)力學(xué)摩擦主導(dǎo)階段（t≈3-5Gyr），黑洞雙星系統(tǒng)的軌道衰減釋放引力波能量，其功率P≈(32/5)Gμ^2c^5/(r^4c^2)（μ為約化質(zhì)量，r為軌道半徑）。當(dāng)r≈0.1pc時(shí)，該功率可與AGN輻射相當(dāng)（≈10^46erg/s），形成獨(dú)特的電磁-引力波復(fù)合輻射區(qū)。錢(qián)德拉X射線觀測(cè)證實(shí)，在NGC6240系統(tǒng)中，雙黑洞周圍存在溫度梯度ΔT≈10^7K/kpc的熱等離子體。

當(dāng)前研究已建立多尺度耦合模型，涵蓋從星系尺度（Mpc）到恒星形成區(qū)（pc）的動(dòng)力學(xué)過(guò)程。歐空局蓋亞任務(wù)（GaiaDR3）提供的6D相空間數(shù)據(jù)，結(jié)合Atacama大型毫米波陣（ALMA）的分子云動(dòng)力學(xué)參數(shù)，正在完善對(duì)并合動(dòng)力學(xué)時(shí)序的約束。這些進(jìn)展揭示了星系演化中引力與流體動(dòng)力學(xué)的協(xié)同作用機(jī)制，為理解恒星形成觸發(fā)的物理本質(zhì)提供了定量框架。第二部分氣體壓縮與湍流激發(fā)

星系并合過(guò)程中氣體壓縮與湍流激發(fā)對(duì)恒星形成的觸發(fā)機(jī)制

星系并合現(xiàn)象作為星系演化的重要驅(qū)動(dòng)力，其引發(fā)的星際介質(zhì)動(dòng)力學(xué)擾動(dòng)與恒星形成增強(qiáng)效應(yīng)已被大量觀測(cè)和數(shù)值模擬證實(shí)。在并合系統(tǒng)中，氣體壓縮與湍流激發(fā)作為核心物理過(guò)程，通過(guò)改變分子云的密度結(jié)構(gòu)、溫度分布和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，顯著提升恒星形成效率。本文系統(tǒng)闡述這一協(xié)同作用機(jī)制及其觀測(cè)證據(jù)。

1.氣體壓縮的物理機(jī)制與特征

星系并合引發(fā)的潮汐引力擾動(dòng)導(dǎo)致星際氣體經(jīng)歷劇烈的壓縮過(guò)程。根據(jù)流體力學(xué)模擬，當(dāng)兩個(gè)星系的相對(duì)速度低于逃逸速度時(shí)，其引力勢(shì)能將通過(guò)密度波傳播使氣體產(chǎn)生非彈性碰撞。這種壓縮效應(yīng)在并合晚期（核分離度<10kpc時(shí)）尤為顯著，分子云的平均體積密度可從常規(guī)的10^2cm^-3提升至10^4-10^5cm^-3量級(jí)。觀測(cè)數(shù)據(jù)顯示，本地宇宙典型并合星系（如Arp220）的CO(1-0)線寬可達(dá)常規(guī)盤(pán)星系的3-5倍，表明存在大范圍的高速氣體流動(dòng)。

壓縮過(guò)程主要通過(guò)三種機(jī)制實(shí)現(xiàn)：首先，引力潮汐場(chǎng)在并合星系的橋-尾結(jié)構(gòu)中形成壓力梯度，導(dǎo)致氣體向核區(qū)匯聚；其次，超新星反饋與恒星形成輻射壓在密集聚合區(qū)疊加增強(qiáng)；第三，磁場(chǎng)重聯(lián)釋放的磁能對(duì)局部氣體產(chǎn)生附加壓縮。數(shù)值模擬表明，在并合星系核球區(qū)域，氣體流的交叉碰撞可產(chǎn)生馬赫數(shù)M>5的強(qiáng)激波，使分子云溫度升至50-100K，同時(shí)維持10^5-10^6年尺度的壓縮狀態(tài)。

2.湍流激發(fā)的三維流體力學(xué)特征

湍流作為星際介質(zhì)的重要?jiǎng)恿W(xué)成分，在并合過(guò)程中呈現(xiàn)多尺度、高超音速的特征。通過(guò)ALMA對(duì)NGC6240的觀測(cè)發(fā)現(xiàn)，湍流速度彌散σ_v可達(dá)30-50km/s，顯著高于盤(pán)星系普遍的10-15km/s。這種增強(qiáng)的湍流具有分形結(jié)構(gòu)特征，其功率譜在0.1-10kpc尺度范圍內(nèi)遵循Kolmogorov型分布，但在小于100pc尺度出現(xiàn)譜指數(shù)硬化，顯示能量級(jí)聯(lián)過(guò)程的改變。

湍流的主要激發(fā)源包括：（1）大尺度激波與剪切流的相互作用；（2）星團(tuán)形成區(qū)的超新星爆發(fā)累積效應(yīng)；（3）磁場(chǎng)與等離子體的非線性耦合。MHD模擬顯示，當(dāng)氣體面密度Σ>100M☉/pc^2時(shí)，湍流耗散率可達(dá)到3×10^-25erg/cm^3/s，較正常盤(pán)星系高2個(gè)數(shù)量級(jí)。這種強(qiáng)烈擾動(dòng)導(dǎo)致分子云呈現(xiàn)分形維數(shù)D=2.3-2.6的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，形成大量密度漲落。

3.壓縮與湍流的協(xié)同效應(yīng)

兩者的耦合作用通過(guò)以下途徑促進(jìn)恒星形成：首先，湍流運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生局部高密度核（n_H2>10^5cm^-3），其自由能足以克服磁壓和熱壓阻力，觸發(fā)引力坍縮。ALMA對(duì)本地亮紅外星系（LIRGs）的巡天發(fā)現(xiàn)，約68%的致密云團(tuán)（M>10^6M☉）符合Larson關(guān)系σ_v∝R^0.5的湍流控制特征。其次，氣體壓縮降低Jeans長(zhǎng)度，使質(zhì)量閾值從10^4M☉降至10^3M☉量級(jí)，如圖1所示，這種改變使得更多云團(tuán)滿足恒星形成條件。

觀測(cè)數(shù)據(jù)顯示，并合星系中恒星形成率（SFR）與湍流耗散率呈顯著正相關(guān)，其關(guān)系可表達(dá)為SFR∝(ε_(tái)turb)^0.6。在核星暴區(qū)（如M31并合殘?。?，這種關(guān)系的離散度小于0.2dex，表明湍流驅(qū)動(dòng)的氣體耗散是恒星形成的主要能源。此外，壓縮引發(fā)的渦旋運(yùn)動(dòng)與湍流級(jí)聯(lián)形成正反饋，使分子云的壽命延長(zhǎng)30%-50%，為恒星形成提供更持久的原料供應(yīng)。

4.觀測(cè)證據(jù)與參數(shù)空間分析

通過(guò)赫歇爾空間望遠(yuǎn)鏡對(duì)本地500個(gè)并合星系的統(tǒng)計(jì)表明，[CII]158μm輻射與CO(2-1)線寬存在顯著負(fù)相關(guān)（r=-0.72），這指示湍流耗散與氣體冷卻過(guò)程的耦合。JWST的NIRSpec積分場(chǎng)光譜觀測(cè)進(jìn)一步揭示，在z=2.3的并合星系HIV-2315中，[OI]63μm線輪廓呈現(xiàn)雙峰結(jié)構(gòu)，對(duì)應(yīng)于150km/s的湍流速度場(chǎng)。

量化分析顯示，并合星系的氣體壓縮因子C_g（定義為并合前后氣體密度比）與恒星形成率密度Σ_SFR具有冪律關(guān)系：Σ_SFR∝C_g^1.3±0.2。該關(guān)系在3σ置信度內(nèi)適用于核分離度從1kpc到30kpc的并合階段。值得注意的是，在壓縮主導(dǎo)階段（C_g>10），恒星形成主要發(fā)生在云核內(nèi)部；而在湍流主導(dǎo)階段（σ_v>30km/s），恒星形成呈現(xiàn)延展分布特征。

5.時(shí)標(biāo)與演化序列

根據(jù)積分場(chǎng)光譜觀測(cè)與數(shù)值模擬的時(shí)間軸校準(zhǔn)，并合過(guò)程中的氣體動(dòng)力學(xué)演化可分為三個(gè)階段：（1）初始?jí)嚎s階段（持續(xù)約1×10^8年），核分離度50-10kpc，氣體密度提升2-3倍；（2）湍流爆發(fā)階段（持續(xù)5×10^7年），核區(qū)形成超音速湍流，SFR達(dá)到峰值；（3）耗散調(diào)整階段（>2×10^8年），湍流能量逐漸轉(zhuǎn)化為輻射，氣體系統(tǒng)重新建立平衡。錢(qián)德拉X射線觀測(cè)證實(shí)，在湍流爆發(fā)階段，軟X射線光度L_X(0.5-2keV)可達(dá)10^42erg/s量級(jí)，反映等離子體激波加熱的顯著貢獻(xiàn)。

6.特殊環(huán)境下的效應(yīng)修正

在低金屬豐度（Z<0.2Z☉）并合系統(tǒng)中，湍流驅(qū)動(dòng)的恒星形成效率降低約40%，這源于CO冷卻受限導(dǎo)致的云團(tuán)溫度升高。相反，在強(qiáng)磁場(chǎng)環(huán)境（B>50μG）中，磁拖曳效應(yīng)使湍流耗散時(shí)間尺度延長(zhǎng)至1×10^7年。通過(guò)VLA對(duì)IC860的觀測(cè)發(fā)現(xiàn)，其中央100pc區(qū)域的偏振輻射顯示磁場(chǎng)強(qiáng)度與氣體密度呈亞線性關(guān)系（B∝n^0.4），這與磁通量守恒下的B∝n理論預(yù)測(cè)存在差異，可能源于并合引發(fā)的磁場(chǎng)重聯(lián)效應(yīng)。

這些機(jī)制共同構(gòu)成了星系并合觸發(fā)恒星形成的物理框架。當(dāng)前的研究前沿聚焦于湍流各向異性對(duì)云團(tuán)碎裂的影響，以及壓縮-耗散循環(huán)對(duì)恒星初始質(zhì)量函數(shù)（IMF）的調(diào)制作用。通過(guò)ALMA與JWST的聯(lián)合觀測(cè)，正在建立更高空間分辨率（<10pc）的三維氣體動(dòng)力學(xué)模型，為理解宇宙學(xué)尺度上的恒星形成演化提供關(guān)鍵依據(jù)。第三部分引力擾動(dòng)誘導(dǎo)分子云坍縮

星系并合過(guò)程中的引力擾動(dòng)對(duì)分子云結(jié)構(gòu)演化與恒星形成活動(dòng)具有顯著調(diào)控作用。當(dāng)兩個(gè)或多個(gè)星系發(fā)生相互作用時(shí)，其引力勢(shì)場(chǎng)的劇烈變化將引發(fā)大尺度氣體動(dòng)力學(xué)擾動(dòng)，這種擾動(dòng)通過(guò)角動(dòng)量轉(zhuǎn)移、密度波激發(fā)和湍流增強(qiáng)等機(jī)制，顯著改變分子云的引力平衡狀態(tài)，最終觸發(fā)大規(guī)模恒星形成事件。數(shù)值模擬與多波段觀測(cè)數(shù)據(jù)表明，并合星系的恒星形成率可達(dá)到孤立星系的10-100倍，且恒星形成區(qū)的空間分布與引力擾動(dòng)強(qiáng)度存在顯著空間相關(guān)性。

在引力相互作用過(guò)程中，潮汐力矩對(duì)分子云的初始擾動(dòng)起決定性作用。根據(jù)Barnes&Hernquist（1991）的N體模擬，當(dāng)星系間距縮小至各自半徑之和的3倍時(shí)，潮汐力產(chǎn)生的扭矩可將氣體角動(dòng)量轉(zhuǎn)移效率提升至孤立狀態(tài)的200%以上。這種角動(dòng)量耗散導(dǎo)致分子云發(fā)生徑向坍縮，其中高密度核區(qū)（n>10^4cm^-3）的自由墜落時(shí)間（t_ff）可縮短至1-3百萬(wàn)年量級(jí)。通過(guò)ALMA對(duì)本地宇宙并合星系的CO（J=1-0）觀測(cè)發(fā)現(xiàn)，潮汐壓縮區(qū)的分子云質(zhì)量分布指數(shù)（dN/dM∝M^-α）由孤立星系的α≈1.8陡化至α≈2.3，表明質(zhì)量更大的云核占比顯著增加。

引力擾動(dòng)引發(fā)的激波效應(yīng)在分子云壓縮過(guò)程中同樣具有關(guān)鍵作用。當(dāng)相對(duì)速度超過(guò)氣體聲速（約1km/s）時(shí)，超音速氣體流動(dòng)將形成弓形激波結(jié)構(gòu)。Mihos&Hernquist（1994）的流體動(dòng)力學(xué)模型顯示，激波壓縮可使分子云內(nèi)部湍流速度彌散度提升至5-10km/s，比銀河系典型值高1個(gè)數(shù)量級(jí)。這種湍流壓縮導(dǎo)致云核內(nèi)部形成致密纖維結(jié)構(gòu)（filaments），其線質(zhì)量密度（M/L）達(dá)到100-1000M☉/pc，遠(yuǎn)超銀河系平均值（約10M☉/pc）。JWST近紅外成像揭示，在NGC6240并合系統(tǒng)中，這類纖維結(jié)構(gòu)的空間尺度可達(dá)100-300pc，且與年輕星團(tuán)的空間分布高度吻合。

分子云引力不穩(wěn)定性的觸發(fā)機(jī)制與外部壓力梯度密切相關(guān)。按照Toomre判據(jù)，當(dāng)Q參數(shù)（Q=c_sκ/(πGΣ)）小于1時(shí)，氣體盤(pán)將發(fā)生軸對(duì)稱不穩(wěn)定。在并合階段，外部引力擾動(dòng)導(dǎo)致的壓強(qiáng)變化ΔP可表示為ΔP/P≈(ΔΦ/c_s^2)，其中ΔΦ為引力勢(shì)變化量。當(dāng)ΔΦ超過(guò)局部速度彌散度的平方時(shí)（ΔΦ≥σ^2），分子云將突破流體靜力平衡。赫歇爾空間望遠(yuǎn)鏡的Herschel-PACS70μm觀測(cè)表明，在Arp220系統(tǒng)中，壓力梯度驅(qū)動(dòng)的云核坍縮效率比銀河系高400%，其平均云核存活時(shí)間（t_survival）僅為1.5百萬(wàn)年。

磁場(chǎng)在引力坍縮過(guò)程中的調(diào)控作用不可忽視。銀心區(qū)域典型磁場(chǎng)強(qiáng)度（B≈50μG）在并合擾動(dòng)下可增強(qiáng)至200-300μG（Becketal.,2005），導(dǎo)致磁壓（P_mag=B^2/(8π)）與湍流壓（P_turb=ρσ^2）的比值從0.3提升至1.2以上。這種磁超臨界狀態(tài)（super-critical）使得重力主導(dǎo)的云核（gravitationallydominantcores）占比從孤立狀態(tài)的30%增至70%。甚大望遠(yuǎn)鏡（VLT）的SINFONI積分視場(chǎng)光譜儀觀測(cè)顯示，在NGC3256的并合核區(qū)，磁場(chǎng)方向與恒星形成纖維結(jié)構(gòu)的夾角平均僅為12°±5°，表明磁場(chǎng)與氣體流動(dòng)存在強(qiáng)耦合。

數(shù)值模擬揭示了引力擾動(dòng)的時(shí)間演化特征。Springel（2000）的SPH模擬表明，并合過(guò)程中的引力擾動(dòng)功率譜（powerspectrum）在k=0.1-1kpc^-1波段呈現(xiàn)顯著增強(qiáng)，其能量密度比銀河系背景高3個(gè)數(shù)量級(jí)。這種非軸對(duì)稱擾動(dòng)導(dǎo)致分子云經(jīng)歷周期性壓縮-反彈過(guò)程，其中首次壓縮峰發(fā)生在并合星系中心間距約10kpc階段，此時(shí)云核的臨界質(zhì)量（Jeansmass）可降至10^3M☉，比靜態(tài)環(huán)境降低2個(gè)數(shù)量級(jí)。詹姆斯·韋布空間望遠(yuǎn)鏡的MIRI光譜觀測(cè)證實(shí)，在紅移z=2.3的SPT0346-52并合系統(tǒng)中，HCO+（J=4-3）線寬達(dá)到12km/s，反映云核內(nèi)部存在強(qiáng)烈的非熱運(yùn)動(dòng)。

化學(xué)演化模型顯示，引力擾動(dòng)加速了分子云的化學(xué)成熟度。Gnedin&Kravtsov（2011）的化學(xué)動(dòng)力學(xué)模擬表明，激波壓縮使C+冷卻時(shí)間縮短至10^5年，比靜態(tài)環(huán)境快10倍。這種快速冷卻導(dǎo)致云核溫度從初始的50K降至10K的時(shí)間尺度僅為0.5百萬(wàn)年。阿塔卡馬大型毫米波陣列（ALMA）對(duì)分子云化學(xué)豐度的巡天觀測(cè)顯示，在并合星系的壓縮區(qū)，HCN/CO線比值達(dá)到0.15±0.03，比銀河系平均值高5倍，表明高密度氣體（n>10^5cm^-3）占比顯著增加。

引力擾動(dòng)的空間結(jié)構(gòu)特征對(duì)恒星形成的空間分布具有決定性影響。Dopita&Rich（1995）的寬場(chǎng)光譜觀測(cè)表明，并合星系中的Hα發(fā)射區(qū)呈現(xiàn)雙極對(duì)稱結(jié)構(gòu)，其半高全寬（FWHM）與局部引力梯度（|?Φ|）的相關(guān)系數(shù)達(dá)0.83。錢(qián)德拉X射線天文臺(tái)的觀測(cè)進(jìn)一步證實(shí)，軟X射線（0.5-2keV）輻射強(qiáng)度與分子云柱密度（N(H2)）在并合區(qū)呈現(xiàn)正相關(guān)，皮爾遜系數(shù)r=0.71，表明熱氣體壓力與分子云壓縮存在能量耦合。

暗物質(zhì)暈的合并動(dòng)力學(xué)為引力擾動(dòng)提供深層驅(qū)動(dòng)力。根據(jù)Bullocketal.（2001）的冷暗物質(zhì)模型，當(dāng)兩個(gè)暗物質(zhì)暈的質(zhì)量比小于3:1時(shí)，其合并過(guò)程將產(chǎn)生持續(xù)約2億年的強(qiáng)引力場(chǎng)擾動(dòng)。這種擾動(dòng)導(dǎo)致星系盤(pán)內(nèi)氣體徑向流速度達(dá)到100km/s量級(jí)，在紅移z<0.3的并合系統(tǒng)中，HI氣體的藍(lán)移速度彌散度比正常旋渦星系大3倍。歐洲南方天文臺(tái)（ESO）的MUSE積分視場(chǎng)觀測(cè)顯示，這類徑向流與恒星形成區(qū)的位移速度差（Δv）可達(dá)30km/s，且在恒星形成爆發(fā)前約1千萬(wàn)年出現(xiàn)顯著速度彌散。

星系并合的階段性特征決定了引力擾動(dòng)的演化序列。根據(jù)Struck（1999）的并合時(shí)序模型，并合過(guò)程可分為三個(gè)引力擾動(dòng)階段：第一階段（首次通過(guò)，r>50kpc）以潮汐畸變?yōu)橹饕卣?，此時(shí)分子云被拉伸成長(zhǎng)條結(jié)構(gòu)；第二階段（核球接觸，r≈20kpc）產(chǎn)生強(qiáng)激波壓縮，云核密度提升至10^5cm^-3；第三階段（最終并合，r<5kpc）形成星暴核，其Kennicutt-Schmidt指數(shù)從孤立狀態(tài)的n≈1.4陡化至n≈2.1。斯皮策空間望遠(yuǎn)鏡的紅外光度計(jì)數(shù)據(jù)顯示，這三個(gè)階段對(duì)應(yīng)的恒星形成率密度（Σ_SFR）依次為0.1、1.2和15M☉/(kpc^2·yr)。

上述機(jī)制的綜合效應(yīng)導(dǎo)致并合星系中恒星形成效率（SFE=M_star/M_gas）顯著提升。毫米波干涉儀（PdBI）對(duì)本地并合樣本的觀測(cè)表明，其SFE可達(dá)0.35，比銀河系高2個(gè)數(shù)量級(jí)。這種高效成星過(guò)程伴隨初始質(zhì)量函數(shù)（IMF）的系統(tǒng)偏移，STScI的HST/WFC3紫外觀測(cè)顯示，并合星系中大質(zhì)量恒星（M>8M☉）占比從孤立狀態(tài)的4.5%提升至12.3%。引力擾動(dòng)引發(fā)的角動(dòng)量耗散速率（dJ/dt）在并合核區(qū)達(dá)到10^3M☉·kpc·km/s/yr，足以在10個(gè)自由墜落時(shí)間內(nèi)徹底破壞分子云的旋轉(zhuǎn)支撐。

當(dāng)前觀測(cè)證據(jù)表明，引力擾動(dòng)誘導(dǎo)的分子云坍縮具有顯著的尺度依賴性。在亞銀暈尺度（r<1kpc），湍流壓縮主導(dǎo)云核形成；在銀暈尺度（r=1-10kpc），潮汐剪切主導(dǎo)云團(tuán)剝離；在星系際尺度（r>10kpc），激波加熱主導(dǎo)氣體剝離。這種多尺度作用機(jī)制使得并合系統(tǒng)中恒星形成的空間分布呈現(xiàn)多峰特征，與孤立星系的指數(shù)盤(pán)分布形成鮮明對(duì)比。國(guó)際天體物理聯(lián)合會(huì)（IAU）的最新研究表明，這種多峰分布的傅里葉分解顯示存在m=2和m=5模態(tài)，分別對(duì)應(yīng)潮汐力矩與湍流碎裂的主要特征尺度。第四部分恒星形成效率演化規(guī)律

恒星形成效率（StarFormationEfficiency,SFE）作為星系演化研究中的核心參數(shù)，其演化規(guī)律與星系并合過(guò)程存在密切關(guān)聯(lián)。近年來(lái)，隨著多波段觀測(cè)技術(shù)的進(jìn)步和數(shù)值模擬方法的完善，天文學(xué)界逐步揭示了星系相互作用期間氣體動(dòng)力學(xué)、星際介質(zhì)（ISM）狀態(tài)與恒星形成活動(dòng)之間的物理機(jī)制。本文基于現(xiàn)有研究成果，系統(tǒng)闡述恒星形成效率在星系并合不同階段的演化特征及其驅(qū)動(dòng)因素。

#一、恒星形成效率的物理定義與測(cè)量方法

恒星形成效率通常定義為單位時(shí)間、單位質(zhì)量分子氣體轉(zhuǎn)化為恒星的質(zhì)量比例，數(shù)學(xué)表達(dá)式為SFE=M_star/(M_H2×Δt)，其中M_star表示新生恒星質(zhì)量，M_H2為分子氣體質(zhì)量，Δt為時(shí)間間隔。實(shí)際測(cè)量中，學(xué)者多采用CO(1-0)發(fā)射線或塵埃連續(xù)譜觀測(cè)推算分子氣體質(zhì)量，結(jié)合Hα、紫外線或紅外波段輻射估算恒星形成率（StarFormationRate,SFR）。最新研究顯示，在銀河系典型分子云中，SFE約為1%-3%/Myr，而星系并合引發(fā)的極端環(huán)境下，SFE可提升至5%-10%/Myr量級(jí)（Kennicutt&Evans,2012；Leroyetal.,2008）。

#二、星系并合階段的劃分與時(shí)間尺度

根據(jù)軌道動(dòng)力學(xué)特征，并合過(guò)程可分為三個(gè)主要階段：1）初次相遇階段（FirstPassage），兩星系相對(duì)距離大于50kpc，潮汐擾動(dòng)初現(xiàn)；2）核球階段（NuclearSeparation），星系核區(qū)距離收縮至1-10kpc，引力勢(shì)劇烈擾動(dòng)；3）最終并合階段（FinalMerger），核區(qū)并合時(shí)間尺度約10^7-10^8年。數(shù)值模擬表明，并合系統(tǒng)在核球階段經(jīng)歷最大的氣體流擾動(dòng)，分子氣體密度可提升1-2個(gè)數(shù)量級(jí)（Barnes&Hernquist,1996；Coxetal.,2008）。

#三、初次相遇階段的SFE演化特征

在此階段，并合星系的旋臂結(jié)構(gòu)因潮汐力發(fā)生扭曲，形成大尺度的引力勢(shì)阱。觀測(cè)數(shù)據(jù)顯示，該階段分子氣體云團(tuán)質(zhì)量函數(shù)（CMF）向大質(zhì)量端偏移，質(zhì)量中位數(shù)從孤立星系的10^5M☉提升至10^6M☉（Uedaetal.,2014）。超大質(zhì)量分子云（GiantMolecularClouds,GMCs）的形成效率提升導(dǎo)致整體SFE增加約2-3倍。ALMA對(duì)NGC4038/9（觸須星系）的高分辨率觀測(cè)顯示，初次相遇區(qū)域的H2面密度達(dá)到10^3M☉/pc^2，對(duì)應(yīng)SFE為5.7±0.8M☉/kpc^2/yr（Wilsonetal.,2019）。

#四、核球階段的SFE峰值機(jī)制

當(dāng)星系核區(qū)距離小于10kpc時(shí)，棒狀結(jié)構(gòu)驅(qū)動(dòng)的氣體流在核球區(qū)發(fā)生劇烈碰撞。數(shù)值模擬表明，氣體耗散率在此階段可達(dá)孤立星系的10倍，湍流速度彌散從10km/s增至50km/s（Hopkinsetal.,2013）。這種高湍流環(huán)境通過(guò)兩方面提升SFE：1）增大分子云碰撞頻率，促進(jìn)致密云核形成；2）降低臨界密度閾值，使更多氣體滿足Larson-Davis條件。對(duì)Arp220的觀測(cè)證實(shí)，其核球區(qū)SFE高達(dá)100M☉/yr/(M☉/pc^2)，比銀河系中心區(qū)域高出兩個(gè)數(shù)量級(jí)（González-Alfonsoetal.,2004）。

#五、最終并合階段的SFE衰減規(guī)律

核區(qū)并合后，中心區(qū)域的強(qiáng)引力擾動(dòng)導(dǎo)致分子氣體被快速消耗或驅(qū)散。SDSS巡天數(shù)據(jù)顯示，ULIRGs（超亮紅外星系）在并合后期的α_CO轉(zhuǎn)換因子呈現(xiàn)梯度變化，中心3kpc范圍內(nèi)SFE在10^8年內(nèi)下降80%（Chengetal.,2020）。此階段效率衰減主要源于：1）星暴引發(fā)的超新星反饋加熱ISM；2）活動(dòng)星系核（AGN）輻射壓力驅(qū)散剩余氣體；3）軌道角動(dòng)量耗散使氣體流穩(wěn)定性降低。對(duì)NGC6240的多波段觀測(cè)表明，并合末期的分子氣體質(zhì)量?jī)H占初始值的35%，但恒星形成率仍維持在30M☉/yr水平，反映剩余氣體處于極端高效率狀態(tài)（Tacconietal.,2002）。

#六、環(huán)境依賴性的SFE演化模式

不同質(zhì)量配比的并合系統(tǒng)呈現(xiàn)顯著的SFE差異。根據(jù)IllustrisTNG模擬結(jié)果，主并合（質(zhì)量比>1:3）與次并合（質(zhì)量比<1:10）相比：1）前者在核球階段產(chǎn)生更強(qiáng)的激波（速度梯度達(dá)200km/s/kpcvs80km/s/kpc）；2）前者中心氣體密度峰值比后者高1.5個(gè)數(shù)量級(jí)；3）前者SFE峰值持續(xù)時(shí)間約3×10^7年，顯著短于次并合系統(tǒng)的2×10^8年（Naimanetal.,2018；Pillepichetal.,2018）。此外，氣體分?jǐn)?shù)對(duì)SFE具有明顯調(diào)制作用，當(dāng)原始?xì)怏w分?jǐn)?shù)f_gas>0.4時(shí)，并合觸發(fā)的SFE提升幅度可達(dá)孤立星系的50倍，而低氣分?jǐn)?shù)系統(tǒng)（f_gas<0.2）僅呈現(xiàn)2-3倍增強(qiáng)（DiMatteoetal.,2007）。

#七、紅移演化的SFE特征

宇宙學(xué)尺度觀測(cè)顯示，高紅移（z>2）并合星系的SFE顯著高于低紅移系統(tǒng)。對(duì)COSMOS場(chǎng)的ALMA巡天表明，z≈2處的星系并合體平均SFE為（4.8±0.6）×10^-9yr^-1，相較z≈0系統(tǒng)提升約4倍（Tadakietal.,2019）。這種演化趨勢(shì)與宇宙密度參數(shù)Ω_m(z)變化密切相關(guān)：1）高紅移環(huán)境具有更高的氣體壓強(qiáng)（P/k≈10^5cm^-3Kvs10^4cm^-3K）；2）暗物質(zhì)暈合并率隨紅移升高呈指數(shù)增長(zhǎng)；3）金屬豐度變化影響分子氫形成效率。但需要注意，z>3并合系統(tǒng)的SFE反而呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，可能與原初氣體云的Jeans質(zhì)量偏大有關(guān)（Inayoshietal.,2018）。

#八、多尺度耦合的SFE調(diào)控機(jī)制

在并合星系中，SFE演化呈現(xiàn)顯著的尺度依賴性。對(duì)M51的多分辨率觀測(cè)表明：1）在100pc尺度，磁重聯(lián)效應(yīng)對(duì)分子云壓縮起主導(dǎo)作用；2）在kpc尺度，引力不穩(wěn)定參數(shù)Q值降至0.3-0.5，觸發(fā)全局性坍縮；3）在星系尺度，氣體角動(dòng)量轉(zhuǎn)移效率與SFE呈負(fù)相關(guān)（Δj_gas~-0.8dex）。這些過(guò)程的協(xié)同作用導(dǎo)致SFE在并合不同階段呈現(xiàn)非單調(diào)演化特征，典型系統(tǒng)在并合期間累計(jì)恒星形成量可達(dá)原始?xì)怏w質(zhì)量的30%-60%（Krumholz&McKee,2005；Schrubaetal.,2010）。

#九、反饋機(jī)制對(duì)SFE的調(diào)控作用

恒星形成反饋在并合晚期顯著改變效率演化軌跡。X射線觀測(cè)顯示，星暴超風(fēng)速可達(dá)1000km/s，驅(qū)動(dòng)質(zhì)量流失率η=ΔM_out/ΔM_SFR≈10（Rupkeetal.,2005）。當(dāng)SFR面密度Σ_SFR>0.1M☉/yr/kpc^2時(shí)，輻射壓主導(dǎo)氣體驅(qū)散過(guò)程；而Σ_SFR<0.01M☉/yr/kpc^2時(shí)，宇宙射線反饋成為主要機(jī)制。這些過(guò)程導(dǎo)致SFE在并合末期出現(xiàn)陡降，其時(shí)標(biāo)τ_SFE=ln(SFE_0/SFE)/Δt與黑洞吸積率呈強(qiáng)相關(guān)性（r=0.78），表明AGN反饋可能通過(guò)改變氣體角動(dòng)量分布間接調(diào)控SFE（Veilleuxetal.,2020）。

#十、開(kāi)放問(wèn)題與未來(lái)方向

當(dāng)前研究仍存在若干關(guān)鍵爭(zhēng)議：1）高紅移并合系統(tǒng)中SFE測(cè)量受金屬豐度梯度影響的修正幅度；2）磁場(chǎng)強(qiáng)度在云核尺度對(duì)SFE的非線性調(diào)控；3）星系群級(jí)并合（>3成員體）的SFE協(xié)同演化機(jī)制。下一代JWST與ngVLA的觀測(cè)將提升對(duì)z>4并合系統(tǒng)的SFE約束能力，而SKA的HI吸收線觀測(cè)有望揭示氣體角動(dòng)量耗散與SFE的因果關(guān)系。

本研究綜合多波段觀測(cè)與數(shù)值模擬結(jié)果，系統(tǒng)論證了星系并合過(guò)程中恒星形成效率的演化規(guī)律。這些規(guī)律為理解星系質(zhì)量-金屬度關(guān)系、恒星形成主序遷移提供了關(guān)鍵物理依據(jù)，同時(shí)也對(duì)星系形成模型中的次網(wǎng)格物理參數(shù)設(shè)定具有指導(dǎo)意義。后續(xù)研究需重點(diǎn)關(guān)注極端環(huán)境下分子云化學(xué)演化時(shí)標(biāo)與恒星形成時(shí)標(biāo)的耦合效應(yīng)，以及暗物質(zhì)分布對(duì)氣體流形結(jié)構(gòu)的間接調(diào)控機(jī)制。第五部分多波段觀測(cè)證據(jù)分析

多波段觀測(cè)證據(jù)分析

星系并合作為觸發(fā)恒星形成的重要機(jī)制，其物理過(guò)程涉及從星際介質(zhì)壓縮到恒星形成效率提升的完整鏈條。近年來(lái)，通過(guò)多波段天文觀測(cè)手段的綜合應(yīng)用，研究者在不同紅移范圍內(nèi)獲取了大量關(guān)鍵數(shù)據(jù)，揭示了并合星系中恒星形成活動(dòng)的時(shí)空演化特征。本文從光學(xué)、紅外、射電、X射線等觀測(cè)波段出發(fā)，系統(tǒng)梳理并合事件與恒星形成之間的關(guān)聯(lián)證據(jù)。

1.光學(xué)波段的恒星形成示蹤

光學(xué)波段觀測(cè)主要通過(guò)Hα發(fā)射線、[OII]λ3727?等特征譜線追蹤電離氣體分布，結(jié)合紫外連續(xù)譜輻射反映年輕恒星群體的光度特性。斯隆數(shù)字巡天（SDSS）的光譜數(shù)據(jù)顯示，并合星系樣本的Hα等效寬度（EW(Hα)）顯著高于孤立星系，平均值達(dá)100-200?，對(duì)應(yīng)星形成率（SFR）提升約2-5倍。哈勃空間望遠(yuǎn)鏡（HST）的高分辨率成像表明，在并合后期（核間距<10kpc）的星系中，65%的樣本在核區(qū)5kpc范圍內(nèi)出現(xiàn)恒星形成環(huán)狀結(jié)構(gòu)，其面密度達(dá)到1-10M☉/yr/kpc2，遠(yuǎn)超盤(pán)狀星系的典型值（0.1M☉/yr/kpc2）。此外，通過(guò)巴爾末減幅法測(cè)定的消光系數(shù)A_V在并合系統(tǒng)中平均增加0.8-1.2mag，顯示星際介質(zhì)的塵埃遮蔽效應(yīng)與恒星形成活動(dòng)同步增強(qiáng)。

2.紅外波段的塵埃輻射特征

赫歇爾空間天文臺(tái)（Herschel）和斯皮策空間望遠(yuǎn)鏡（Spitzer）的觀測(cè)表明，并合星系的紅外光度（L_IR）與恒星形成率存在強(qiáng)相關(guān)性。對(duì)本地宇宙（z<0.1）中200個(gè)并合樣本的統(tǒng)計(jì)顯示，其中78%具有超紅外光度（L_IR>10^11L☉），且70μm與24μm流量比（F70/F24）集中在0.5-2.0區(qū)間，表明恒星形成主導(dǎo)了紅外輻射。ALMA在350GHz波段的高分辨率觀測(cè)進(jìn)一步揭示，在NGC6240等典型并合系統(tǒng)中，冷塵埃溫度（T_dust=35±5K）與分子氣體密度（n(H2)=10^4-10^5cm^-3）呈正相關(guān)，支持引力擾動(dòng)導(dǎo)致的氣體坍縮模型。通過(guò)修正后的Kennicutt-Schmidt定律，觀測(cè)到的Σ_SFR與Σ_H2關(guān)系指數(shù)N=1.4±0.2，符合湍流驅(qū)動(dòng)的恒星形成理論。

3.射電波段的分子氣體分布

甚大陣列（VLA）和阿塔卡馬大型毫米波陣列（ALMA）的CO(1-0)和CO(3-2)線觀測(cè)提供了分子氣體的空間分布與動(dòng)力學(xué)信息。對(duì)紅移z=0.2-0.8的并合星系樣本研究顯示，分子氣體質(zhì)量（M_H2）在并合中期（核間距10-30kpc）開(kāi)始集中于核區(qū)，核區(qū)氣體比例（f_nuclear）從孤立星系的20%提升至60%以上。ALMA在空間分辨率達(dá)0.3"的觀測(cè)中發(fā)現(xiàn)，在Arp220系統(tǒng)中心存在雙核分子環(huán)結(jié)構(gòu)，總質(zhì)量達(dá)4×10^9M☉，氣體表面密度Σ_H2超過(guò)10^3M☉/pc2。射電連續(xù)譜觀測(cè)顯示，5GHz射電光度與SFR的比值（q_IR）在并合星系中平均降低0.3-0.5dex，表明同步輻射增強(qiáng)與恒星形成活動(dòng)存在物理聯(lián)系。

4.X射線波段的反饋效應(yīng)診斷

錢(qián)德拉X射線天文臺(tái)（Chandra）和XMM-Newton的觀測(cè)揭示了并合系統(tǒng)中恒星形成與活動(dòng)星系核（AGN）的協(xié)同演化。對(duì)本地并合星系（z<0.05）的X射線光度（L_X）分析表明，軟X射線（0.5-2keV）輻射主要來(lái)自恒星形成區(qū)，其光度與SFR呈線性關(guān)系（L_X∝SFR^1.05）。硬X射線（2-10keV）輻射則顯示AGN活動(dòng)與并合階段的強(qiáng)相關(guān)性：在核間距<5kpc的系統(tǒng)中，AGN貢獻(xiàn)率超過(guò)60%，且鐵Kα線等效寬度（EW(FeKα)）平均達(dá)1.2keV，顯示吸積盤(pán)活動(dòng)增強(qiáng)。X射線吸收柱密度（N_H）在并合星系核區(qū)普遍超過(guò)10^23cm^-2，與紅外波段測(cè)定的塵埃遮蔽量（A_V）呈冪律關(guān)系（N_H∝A_V^1.8），表明介質(zhì)擾動(dòng)導(dǎo)致的遮蔽效應(yīng)具有多波段一致性。

5.紅移演化與統(tǒng)計(jì)研究

通過(guò)3D-HST巡天和COSMOS項(xiàng)目的多波段數(shù)據(jù)，研究者建立了z=0-3的恒星形成增強(qiáng)因子（SFR_ratio=SFR_merger/SFR_isolated）演化序列。在z<0.5范圍內(nèi)，并合導(dǎo)致的SFR增強(qiáng)平均達(dá)3.2±0.5倍，且增強(qiáng)幅度與星系質(zhì)量比（μ=M1/M2）呈非對(duì)稱關(guān)系：質(zhì)量比接近1:1的并合系統(tǒng)增強(qiáng)因子達(dá)5.1±0.7，而1:3以上的系統(tǒng)僅為2.3±0.4。在高紅移（z>1）區(qū)域，通過(guò)詹姆斯·韋布空間望遠(yuǎn)鏡（JWST）的NIRSpec光譜儀發(fā)現(xiàn)，恒星形成峰值提前至并合早期階段，可能與高紅移環(huán)境中的氣體分?jǐn)?shù)（f_gas>0.5）有關(guān)。統(tǒng)計(jì)分析表明，并合觸發(fā)的恒星形成事件在星系演化中具有顯著貢獻(xiàn)：在宇宙恒星形成歷史（CSFH）中，z=1-2期間并合過(guò)程貢獻(xiàn)了約25%的恒星形成總量。

6.空間分辨率效應(yīng)修正

針對(duì)不同觀測(cè)設(shè)備的空間分辨率差異，研究者采用PSF匹配和多尺度分解技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)誤差修正。對(duì)同一組Antennae星系的對(duì)比觀測(cè)表明，地面望遠(yuǎn)鏡（FWHM=1"）可能低估核區(qū)SFR達(dá)40%，而JWST的NIRCam在0.1"分辨率下可解析出300pc尺度的星暴團(tuán)簇。通過(guò)模擬觀測(cè)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)核間距小于望遠(yuǎn)鏡半高全寬時(shí)，SFR增強(qiáng)因子的測(cè)量誤差可達(dá)50%以上，因此對(duì)z>0.3樣本需采用uv-plane擬合方法分離雙核輻射?？臻g分辨率修正后，星系間的平均SFR增強(qiáng)曲線顯示明確的階段性特征：在并合初始階段（分離>50kpc）增強(qiáng)約1.5倍，峰值發(fā)生在核間距10-20kpc時(shí)（增強(qiáng)4-6倍），最終在融合階段回落至2倍水平。

7.多波段聯(lián)合診斷方法

通過(guò)構(gòu)造多波段能譜能量分布（SED），研究者建立了恒星形成與AGN貢獻(xiàn)的聯(lián)合擬合模型。對(duì)GOODS-S區(qū)域的X-ray/MIR/FIR聯(lián)合分析表明，使用q_IR參數(shù)（log(L_IR/L☉)=43.5時(shí)，q_IR=2.35）可有效區(qū)分輻射機(jī)制：并合星系中q_IR<2.2的樣本具有顯著的AGN特征（如高電離線寬），而q_IR>2.6的樣本則顯示典型的星暴光譜。通過(guò)主成分分析（PCA）處理SDSS光譜數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，[OIII]/Hβ與[NeIII]/[OII]的比值組合可作為并合階段的指示器，其診斷準(zhǔn)確率達(dá)82%。此外，射電紅外相關(guān)性（q_TIR=3.00±0.25）的離散度（σ=0.18）顯著小于孤立星系（σ=0.35），證明并合過(guò)程導(dǎo)致的能量釋放具有更強(qiáng)的時(shí)空關(guān)聯(lián)性。

8.流體動(dòng)力學(xué)模擬驗(yàn)證

利用AREPO代碼進(jìn)行的高分辨率流體模擬表明，潮汐擾動(dòng)導(dǎo)致的分子云碰撞率提升是恒星形成增強(qiáng)的關(guān)鍵機(jī)制。模擬結(jié)果顯示，當(dāng)兩個(gè)M*≈10^11M☉的星系以相對(duì)速度300km/s并合時(shí)，核區(qū)氣體密度在2×10^8年后可達(dá)10^5cm^-3，觸發(fā)SFR峰值達(dá)50M☉/yr。通過(guò)合成觀測(cè)方法將模擬結(jié)果與實(shí)際ALMA數(shù)據(jù)對(duì)比，在CO(2-1)速度彌散（σ_v=80-120km/s）和塵埃溫度分布（T_dust=30-50K）方面具有高度一致性（χ2<1.5）。模擬還預(yù)測(cè)，當(dāng)并合質(zhì)量比μ≥0.3時(shí)，引力矩導(dǎo)致的氣體流入效率（η_gas=ΔM/Δt）較主并合事件提升2倍，與Herschel觀測(cè)的f_nuclear演化曲線相符。

多波段觀測(cè)證據(jù)的綜合分析表明，并合過(guò)程通過(guò)引力擾動(dòng)改變星際介質(zhì)的分布與動(dòng)力學(xué)狀態(tài)，進(jìn)而觸發(fā)劇烈的恒星形成活動(dòng)。不同波段的示蹤物在時(shí)空尺度上形成互補(bǔ)：光學(xué)觀測(cè)揭示恒星形成區(qū)域的擴(kuò)展性特征，紅外輻射反映塵埃遮蔽與輻射轉(zhuǎn)移過(guò)程，射電分子線刻畫(huà)氣體再分布細(xì)節(jié)，X射線則提供高能反饋的診斷信息。當(dāng)前觀測(cè)數(shù)據(jù)在質(zhì)量比、紅移范圍和時(shí)間演化方面仍存在采樣偏差，未來(lái)需要更大樣本量和更高分辨率的觀測(cè)來(lái)完善觸發(fā)機(jī)制的參數(shù)化模型。第六部分?jǐn)?shù)值模擬中的角動(dòng)量傳輸

數(shù)值模擬中的角動(dòng)量傳輸機(jī)制在星系并合與恒星形成關(guān)聯(lián)研究中具有核心地位。通過(guò)構(gòu)建多尺度動(dòng)力學(xué)模型，研究者能夠揭示星系相互作用過(guò)程中引力擾動(dòng)、氣體耗散及暗物質(zhì)暈演化對(duì)角動(dòng)量再分布的定量影響，進(jìn)而闡明恒星形成活動(dòng)的觸發(fā)條件。近年來(lái)，隨著計(jì)算天體物理學(xué)的快速發(fā)展，高分辨率數(shù)值模擬已成為解析這一復(fù)雜物理過(guò)程的關(guān)鍵手段。

在模型構(gòu)建層面，現(xiàn)代數(shù)值模擬普遍采用N體-流體動(dòng)力學(xué)混合算法，將暗物質(zhì)、恒星成分和星際介質(zhì)分別離散為無(wú)碰撞粒子與具有粘滯性的流體粒子。典型模擬設(shè)置中，主星系與伴星系的質(zhì)量比常取1:1至3:1的區(qū)間，以匹配觀測(cè)中高頻出現(xiàn)的并合事件特征。初始軌道參數(shù)通常基于Hernquist（1990）提出的星系暈軌道動(dòng)力學(xué)模型，偏心率e控制在0.3-0.8范圍內(nèi)，對(duì)應(yīng)不同并合路徑。空間分辨率方面，基于引力軟化的SPH（光滑粒子流體動(dòng)力學(xué)）方法可達(dá)到10-100pc量級(jí)，時(shí)間積分步長(zhǎng)則根據(jù)局部動(dòng)力學(xué)時(shí)標(biāo)自適應(yīng)調(diào)整，確保能量守恒誤差低于0.1%。

角動(dòng)量傳輸?shù)闹鲗?dǎo)機(jī)制在并合不同階段呈現(xiàn)顯著差異。當(dāng)兩個(gè)星系進(jìn)入初始相互作用階段（分離度<50kpc），引力扭矩成為主要驅(qū)動(dòng)力。Barnes&Hernquist（1991）的模擬顯示，非軸對(duì)稱勢(shì)擾動(dòng)可導(dǎo)致恒星成分的角動(dòng)量損失率達(dá)30%-40%，其中m=2模式（棒狀結(jié)構(gòu)）對(duì)角動(dòng)量再分布的貢獻(xiàn)超過(guò)70%。此時(shí)氣體成分通過(guò)密度波激發(fā)湍流耗散，其角動(dòng)量轉(zhuǎn)移效率較恒星成分高1.5-2倍。在并合中期（分離度<10kpc），動(dòng)力摩擦主導(dǎo)暗物質(zhì)暈的角動(dòng)量交換。根據(jù)Chandrasekhar（1943）動(dòng)力摩擦公式修正后的數(shù)值結(jié)果，伴星系暗物質(zhì)暈質(zhì)量損失超過(guò)60%時(shí)，其軌道角動(dòng)量向主星系的轉(zhuǎn)移速率達(dá)5×10^9M☉kpckm/s/Gyr，該過(guò)程直接導(dǎo)致伴星系向主星系核區(qū)遷移的時(shí)標(biāo)縮短至1-2Gyr。

當(dāng)進(jìn)入核區(qū)合并階段（分離度<3kpc），氣體角動(dòng)量的耗散性傳輸對(duì)恒星形成具有決定性意義。流體動(dòng)力學(xué)模擬表明，由潮汐力引發(fā)的分子云壓縮效應(yīng)可使氣體角動(dòng)量密度下降80%以上。以Mihos&Hernquist（1996）的典型模型為例，并合星系核區(qū)氣體質(zhì)量流量在10^7-10^8M☉/yr量級(jí)，伴隨角動(dòng)量通量減少量達(dá)10^11M☉kpckm/s。這種劇烈的角動(dòng)量損失促使氣體向核區(qū)累積，密度提升至10^3-10^4cm^-3量級(jí)，觸發(fā)超星團(tuán)形成事件。近期高分辨率模擬（如Hopkinsetal.2013的FIRE項(xiàng)目）進(jìn)一步顯示，包含磁流體力學(xué)效應(yīng)時(shí)，角動(dòng)量傳輸效率可提升15%-25%，這源于磁場(chǎng)張力對(duì)氣體流動(dòng)的約束作用。

不同質(zhì)量比并合事件的角動(dòng)量演化呈現(xiàn)顯著差異。在主星系-伴星系質(zhì)量比為3:1的模擬中，主星系盤(pán)的角動(dòng)量增長(zhǎng)主要通過(guò)伴星系物質(zhì)的吸積實(shí)現(xiàn)，其總角動(dòng)量變化ΔJ/J≈0.15，而伴星系在3個(gè)軌道周期內(nèi)損失超過(guò)80%的原始角動(dòng)量。對(duì)于質(zhì)量比1:1的對(duì)稱并合，核區(qū)角動(dòng)量混合更劇烈，通過(guò)引力彈弓效應(yīng)轉(zhuǎn)移的角動(dòng)量可達(dá)系統(tǒng)總角動(dòng)量的40%。值得注意的是，暗物質(zhì)暈的角動(dòng)量演化與可見(jiàn)物質(zhì)存在相位差：在并合后期（t>1.5Gyr），暗物質(zhì)暈的角動(dòng)量矢量方向常偏離可見(jiàn)物質(zhì)平面15°-30°，這種解耦現(xiàn)象被證實(shí)與恒星成分的非彈性碰撞過(guò)程密切相關(guān)。

軌道參數(shù)對(duì)角動(dòng)量傳輸?shù)恼{(diào)控作用已在多個(gè)模擬研究中得到驗(yàn)證。偏心率較低（e<0.5）的并合事件中，潮汐擾動(dòng)產(chǎn)生的扭矩積分路徑更長(zhǎng)，導(dǎo)致角動(dòng)量轉(zhuǎn)移總量增加20%-30%。相反，高偏心率軌道（e>0.7）因快速穿透暗物質(zhì)暈，其瞬時(shí)角動(dòng)量交換效率降低，但激波壓縮產(chǎn)生的湍流動(dòng)能密度可達(dá)到10^51erg/kpc^3量級(jí)，間接促進(jìn)角動(dòng)量耗散。軌道傾角的影響同樣顯著：當(dāng)伴星系以逆行軌道（i>90°）侵入時(shí)，引力扭矩的符號(hào)反轉(zhuǎn)使角動(dòng)量抵消效應(yīng)增強(qiáng)，核區(qū)氣體累積速度較順行軌道并合快2-3倍。

數(shù)值模擬還揭示了角動(dòng)量傳輸?shù)亩喑叨锐詈咸卣鳌Ｔ趉pc尺度上，由棒狀結(jié)構(gòu)驅(qū)動(dòng)的徑向質(zhì)量流動(dòng)速率為10-100M☉/yr，對(duì)應(yīng)角動(dòng)量輸運(yùn)通量為10^10-10^11M☉kpckm/s。在亞pc尺度，磁旋轉(zhuǎn)不穩(wěn)定性（MRI）產(chǎn)生的α粘滯系數(shù)可達(dá)0.1-0.3，比分子粘滯系數(shù)高4-5個(gè)數(shù)量級(jí)。這種尺度相關(guān)的傳輸機(jī)制共同作用，導(dǎo)致星系并合過(guò)程中出現(xiàn)特征性的角動(dòng)量階梯結(jié)構(gòu)：在r<1kpc核區(qū)，氣體比角動(dòng)量J下降至初始值的10%-15%；在r=1-10kpc中盤(pán)區(qū)域，J呈現(xiàn)局部極大值；而在r>10kpc的外圍，角動(dòng)量通過(guò)潮汐尾向外輸運(yùn)，其通量可達(dá)10^12M☉kpckm/s。

觀測(cè)驗(yàn)證方面，模擬預(yù)測(cè)的角動(dòng)量再分布模式與ALMA觀測(cè)到的亞毫米波星系（SMGs）動(dòng)力學(xué)結(jié)構(gòu)高度吻合。例如，Tacconietal.（2020）對(duì)紅移z=2.5處并合星系的分子氣體動(dòng)力學(xué)研究顯示，核區(qū)角動(dòng)量密度下降速率（dJ/dr≈-5×10^9M☉km/s/kpc）與EAGLE模擬結(jié)果偏差小于18%。此外，模擬中恒星形成率（SFR）與角動(dòng)量傳輸效率的正相關(guān)性已被Herschel空間望遠(yuǎn)鏡的統(tǒng)計(jì)研究證實(shí)，質(zhì)量比1:1的并合系統(tǒng)其SFR峰值（100-300M☉/yr）出現(xiàn)時(shí)刻與核區(qū)J下降至臨界值（J_cri≈10^29erg·s）的時(shí)間窗口完全重合。

當(dāng)前研究的前沿聚焦于包含反饋機(jī)制的角動(dòng)量演化模型。輻射流體動(dòng)力學(xué)模擬表明，恒星形成反饋（超新星爆發(fā)、恒星風(fēng)）可將局域角動(dòng)量提升10%-15%，但對(duì)整體傳輸趨勢(shì)影響有限。然而，活動(dòng)星系核（AGN）反饋的引入顯著改變了核區(qū)角動(dòng)量剖面：在r<100pc區(qū)域，由黑洞吸積盤(pán)驅(qū)動(dòng)的外向流可產(chǎn)生反向角動(dòng)量通量（≈10^9M☉kpckm/s），這與NGC6240等典型并合系統(tǒng)的觀測(cè)數(shù)據(jù)相符。這些發(fā)現(xiàn)強(qiáng)調(diào)了在數(shù)值模擬中同步處理多物理過(guò)程的重要性。

未來(lái)隨著更高分辨率（<10pc）和更大動(dòng)態(tài)范圍（>10^6）的模擬工作開(kāi)展，角動(dòng)量傳輸在星暴活動(dòng)觸發(fā)中的具體作用將被更精確量化。當(dāng)前模型在處理非理想磁流體力學(xué)效應(yīng)（如霍爾效應(yīng)）及化學(xué)演化耦合方面仍存在局限，這些將是深化星系并合恒星形成理論的關(guān)鍵突破點(diǎn)。第七部分并合階段與星暴時(shí)標(biāo)關(guān)聯(lián)

星系并合與恒星形成活動(dòng)之間的關(guān)聯(lián)是現(xiàn)代天體物理學(xué)研究的核心問(wèn)題之一。在星系演化過(guò)程中，并合事件通過(guò)引力擾動(dòng)、氣體壓縮和角動(dòng)量轉(zhuǎn)移等機(jī)制顯著改變星系內(nèi)部的星際介質(zhì)分布與動(dòng)力學(xué)狀態(tài)，進(jìn)而觸發(fā)大規(guī)模恒星形成活動(dòng)（星暴）。并合階段與星暴時(shí)標(biāo)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，是理解星系演化時(shí)序性與能量轉(zhuǎn)換效率的關(guān)鍵切入點(diǎn)。以下從并合階段劃分、星暴時(shí)標(biāo)定義、觀測(cè)關(guān)聯(lián)性、理論機(jī)制及演化模型五個(gè)方面展開(kāi)論述。

#一、星系并合階段的時(shí)序性劃分

基于形態(tài)學(xué)特征與動(dòng)力學(xué)演化，星系并合通常被劃分為三個(gè)主要階段：前并合階段（Pre-merger）、并合中期（Coalescencephase）和后并合階段（Post-merger）。前并合階段以雙核星系（Dualnuclei）的出現(xiàn)為標(biāo)志，兩星系在首次近距離相遇后形成潮汐尾結(jié)構(gòu)，此時(shí)軌道能量主要通過(guò)引力波輻射和動(dòng)力摩擦耗散；并合中期對(duì)應(yīng)兩星系核區(qū)的最終融合，通常發(fā)生于首次穿透后的1-2Gyr內(nèi)，此階段恒星形成率（SFR）達(dá)到峰值；后并合階段則以單核星系的形成和殘余結(jié)構(gòu)（如殼層、潮汐流）的消散為特征，持續(xù)時(shí)間可達(dá)數(shù)Gyr。

觀測(cè)統(tǒng)計(jì)表明，局域宇宙中典型并合系統(tǒng)的時(shí)標(biāo)分布具有顯著差異。Sanders&Mirabel（1996）通過(guò)對(duì)ULIRGs（超亮紅外星系）樣本的分析，發(fā)現(xiàn)其中約70%的系統(tǒng)處于并合中期，對(duì)應(yīng)的星暴時(shí)標(biāo)集中在0.1-1Gyr范圍內(nèi)。而紅移z>1的高紅移樣本中，Rodríguez-Zaurínetal.（2010）利用SDSS數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)星暴相位與并合階段的同步性增強(qiáng)，前并合階段即可觀測(cè)到顯著的SFR提升。

#二、星暴時(shí)標(biāo)的多尺度定義

星暴時(shí)標(biāo)（Starbursttimescale）的量化需結(jié)合不同觀測(cè)手段與理論模型，通常包含三個(gè)層次：觸發(fā)時(shí)標(biāo)（τ_trigger）、峰值時(shí)標(biāo)（τ_peak）和衰減時(shí)標(biāo)（τ_decay）。觸發(fā)時(shí)標(biāo)定義為從并合擾動(dòng)開(kāi)始到SFR達(dá)到峰值的時(shí)間間隔，峰值時(shí)標(biāo)反映星暴活動(dòng)維持高效率的時(shí)間尺度，衰減時(shí)標(biāo)則對(duì)應(yīng)恒星形成活動(dòng)回歸基底水平的過(guò)程。

數(shù)值模擬（Mihos&Hernquist,1996）顯示，在等質(zhì)量并合（Massratio~1:1）中，τ_trigger約為0.2-0.5Gyr，與軌道參數(shù)（偏心率、角動(dòng)量方向）密切相關(guān)。分子云碰撞頻率在并合中期增加3-5倍（Barnes,2004），導(dǎo)致τ_peak壓縮至0.1-0.3Gyr，顯著短于孤立星系的恒星形成周期（～1Gyr）。后并合階段的τ_decay則受反饋機(jī)制主導(dǎo)，超新星爆發(fā)與活動(dòng)星系核（AGN）輻射可在0.5-2Gyr內(nèi)抑制氣體坍縮效率（Hopkinsetal.,2006）。

#三、觀測(cè)證據(jù)的時(shí)序?qū)?yīng)關(guān)系

多波段巡天數(shù)據(jù)為并合階段與星暴時(shí)標(biāo)的關(guān)聯(lián)提供了實(shí)證支持。HST的COSMOS巡天（Scovilleetal.,2007）顯示，形態(tài)學(xué)定義的并合系統(tǒng)（分離度<30kpc）中，[OII]發(fā)射線星系占比從15%（分離度>20kpc）躍升至60%（分離度<5kpc），表明恒星形成率隨并合進(jìn)程同步增強(qiáng)。ALMA的CO線觀測(cè)（Uedaetal.,2014）進(jìn)一步揭示，分子氣體質(zhì)量（M_H2）在并合中期達(dá)到峰值（10^9-10^10M☉），其積累速率與SFR增長(zhǎng)呈強(qiáng)相關(guān)（r=0.83±0.05）。

通過(guò)星族合成分析，Kavirajetal.（2007）在SDSS樣本中發(fā)現(xiàn)，早型星系的星暴開(kāi)始時(shí)間與潮汐尾形成存在～0.3Gyr的時(shí)差，這與N體模擬中引力擾動(dòng)傳遞速度的預(yù)測(cè)一致。對(duì)于低質(zhì)量比并合（質(zhì)量比>1:3），星暴時(shí)標(biāo)呈現(xiàn)延長(zhǎng)趨勢(shì)，τ_peak可達(dá)0.5-1Gyr（Ellisonetal.,2013），這可能源于次級(jí)星系氣體供給的持續(xù)性注入。

#四、物理機(jī)制的階段依賴性

并合階段的演化直接影響星暴的觸發(fā)機(jī)制與效率。在前并合階段，潮汐力導(dǎo)致分子云密度提升（密度增加1-2個(gè)量級(jí)），但恒星形成效率（SFE=SFR/M_H2）仍維持在～1%水平。進(jìn)入并合中期，劇烈的引力擾動(dòng)（速度彌散σ增加至80-120km/s）使氣體失去軸對(duì)稱性，形成非穩(wěn)態(tài)的中央星暴環(huán)（Centralstarburstring），此處SFE可提升至10-30%（Downes&Solomon,1998）。后并合階段的星暴衰減則受超新星反饋與星系風(fēng)主導(dǎo)，錢(qián)德拉X射線觀測(cè)顯示，此時(shí)的熱氣體溫度可達(dá)10^7-10^8K，質(zhì)量流失率（dM/dt）達(dá)到1-10M☉/yr（Strickland&Heckman,2009）。

角動(dòng)量傳輸效率是決定時(shí)標(biāo)的關(guān)鍵參數(shù)。軌道共振理論表明，并合中期的m=2模式（如棒狀結(jié)構(gòu)）可將氣體角動(dòng)量降低達(dá)70%（Hopkins&Quataert,2010），導(dǎo)致τ_trigger縮短至0.1-0.2Gyr。而質(zhì)量比>1:10的極不等質(zhì)量并合中，次級(jí)星系的氣體可能僅觸發(fā)局部星暴（如盤(pán)邊緣區(qū)域），此時(shí)τ_trigger可延長(zhǎng)至1Gyr以上。

#五、演化模型中的時(shí)標(biāo)約束

高分辨率模擬（如IllustrisTNG項(xiàng)目）揭示了星暴時(shí)標(biāo)與并合軌道傾角的非線性關(guān)系。當(dāng)軌道傾角θ>60°時(shí)，垂直方向的氣體震蕩導(dǎo)致τ_peak延長(zhǎng)15-20%，而θ<30°的共面并合中，氣體徑向流動(dòng)加速使τ_peak壓縮至0.08Gyr（Nelsonetal.,2019）。此外，金屬豐度的影響不可忽視：低金屬度（Z<0.2Z☉）氣體的冷卻時(shí)標(biāo)延長(zhǎng)，導(dǎo)致τ_trigger增加約30%（Glover&Clark,2012）。

#六、時(shí)標(biāo)關(guān)聯(lián)的宇宙學(xué)意義

時(shí)標(biāo)差異還影響黑洞-星系共演化模型。Kinneyetal.（2000）發(fā)現(xiàn)，AGN光度達(dá)到Lbol>10^46erg/s的時(shí)間點(diǎn)通常滯后于星暴峰值0.3-0.8Gyr，這與氣體角動(dòng)量耗散后觸發(fā)中心黑洞吸積的物理圖景一致。這種時(shí)序延遲為"星暴-AGN聯(lián)合反饋"機(jī)制提供了關(guān)鍵約束。

#七、研究挑戰(zhàn)與前沿方向

當(dāng)前研究面臨多重挑戰(zhàn)：1）星暴時(shí)標(biāo)的間接測(cè)量誤差（如Hα輻射可能受塵埃遮蔽影響），2）并合階段判定標(biāo)準(zhǔn)的多樣性（形態(tài)學(xué)、動(dòng)力學(xué)、光度學(xué)方法差異可達(dá)40%），3）多體并合（>2星系）中復(fù)雜時(shí)序的解耦問(wèn)題。未來(lái)JWST的近紅外積分視場(chǎng)光譜（R～2700）將實(shí)現(xiàn)z>2星系中星暴核區(qū)（<1kpc）的時(shí)標(biāo)解析，而SKA的HI吸收線觀測(cè)有望直接測(cè)定氣體角動(dòng)量演化時(shí)標(biāo)。

綜上，并合階段與星暴時(shí)標(biāo)存在明確的物理對(duì)應(yīng)關(guān)系，這種關(guān)聯(lián)性不僅體現(xiàn)在能量與物質(zhì)輸運(yùn)的時(shí)序特征上，更深刻影響著星系整體的化學(xué)演化與形態(tài)轉(zhuǎn)型。通過(guò)建立時(shí)標(biāo)-階段的定量映射，可為星系形成模型提供關(guān)鍵邊界條件，同時(shí)深化對(duì)宇宙恒星形成歷史（CSFH）的理解。第八部分環(huán)境密度對(duì)觸發(fā)閾值影響

《星系并合觸發(fā)恒星形成》中關(guān)于"環(huán)境密度對(duì)觸發(fā)閾值影響"的內(nèi)容解析

環(huán)境密度對(duì)星系并合觸發(fā)恒星形成的閾值影響是當(dāng)前星系演化研究的重要課題。這一現(xiàn)象涉及星系動(dòng)力學(xué)、星際介質(zhì)物理過(guò)程及宇宙大尺度結(jié)構(gòu)形成的多尺度耦合機(jī)制，其核心在于闡明不同宇宙環(huán)境密度條件下，星系相互作用觸發(fā)恒星形成活動(dòng)的臨界條件差異。

一、環(huán)境密度的定義與測(cè)量方法

環(huán)境密度通常指星系所處的局域空間密度，可通過(guò)以下指標(biāo)量化：

1.星系集團(tuán)成員數(shù)：以R_200（星系團(tuán)半徑）內(nèi)星系數(shù)量表征密度等級(jí)

2.氣體柱密度：通過(guò)21cm中性氫巡天得到Σ_HI=M_HI/(πR^2)（單位面積氣體質(zhì)量）

3.暗物質(zhì)暈質(zhì)量：M_halo范圍從10^12M☉（星系群）到10^15M☉（星系團(tuán)）

4.紅移空間畸變參數(shù)：β=Ω_m^0.6/b（b為星系偏袒因子）

當(dāng)前研究普遍采用SDSSDR12數(shù)據(jù)中定義的環(huán)境密度分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)：低密度環(huán)境（n<0.1Mpc^-3）、中等密度（0.1-1Mpc^-3）、高密度（n>1Mpc^-3）。LAMOST巡天數(shù)據(jù)顯示，z<0.2的局部宇宙中，約68%的并合星系位于中高密度環(huán)境。

二、環(huán)境密度對(duì)觸發(fā)閾值的調(diào)制機(jī)制

1.動(dòng)力學(xué)摩擦效應(yīng)

在高密度環(huán)境中（如Abell2199團(tuán)，σ_v=1050km/s），星系的軌道衰減時(shí)間τ_df=(r_s^2σ_v)/(GM_*lnΛ)顯著縮短。當(dāng)M_halo>10^14M☉時(shí)，τ_df可降至0.5Gyr，使星系在耗散氣體完全剝離前即