Ferrini et al. (1992)以質量的觀點構建了一個複雜的星系演化模型
來描述星系中各種物質間的演化情形，並得到一些觀測上的支持。但在認
為星系中能量間的交互作用是推動星系演化的動力來源的想法下，我們提
出了一個以能量為觀點所構建的簡單模型，希望能了解能量在星系演化中
所扮演的角色，並彌補 Ferrini et al. (1992)的模型無法描述星系中能
量演化情形的缺憾。 在我們的模型中將星系中的能量分成三種相(
phase)來研究，其分別為星球能量、分子雲能量和宇宙射線能量，其中星
球能量的定義為星球輻射能和超新星爆炸能量的總合，分子雲能量的定義
則是分子雲內部氣體的熱能和亂流能量的總合，而宇宙射線能量則是指低
能宇宙射線部份。經由這三種相的能量彼此間的交互作用，我們構建了星
系中星際物質(ISM)的演化模型。經由參數空間的分析，我們發現在簡化
模型中當分子雲的冷卻能力較強時，系統會存在二種不同型態的穩定解，
其中一種是能量的演化不會隨時間振盪的穩定解，而另一種則是能量的演
化會隨時間振盪的穩定解。相對的，在簡化模型中當分子雲的冷卻能力較
弱時，系統的解都是不穩定的，這會造成系統中的能量變成無限大的不合
理情形，因此我們引進星球形成自我抑制機制來解決系統不穩定的問題。
在完整模型的情形下，系統的解存在三種可能情形，其分別為能量的演化
不會隨時間振盪的穩定解、會隨時間振盪的穩定解和會隨時間振盪的不穩
定解，其中能量的演化會隨時間振盪的不穩定解會促使系統產生極限環，
而使系統保持在週期性變化的動態平衡中。從我們的分析中發現，星球形
成自我抑制能力的提升與分子雲冷卻能力的降低，會使星系中星球形成率
及能量的演化較容易產生隨時間振盪的情形。但上述的結論並不完整，我
們還需配合宇宙射線加熱能力的改變在參數空間所引起的複雜變化情形，
才能實際描述出我們模型中星系三種相的能量及星球形成率的演化情形。
經由與遠紅外無線電相關觀測結果的比較，我們發現在符合觀測結果的限
制之下，在我們模型中星球形成自我抑制能力和宇宙射線加熱能力會是影
響星系演化的主要因素，而分子雲冷卻能力對星系演化的影響則較小。
|