矮星系演化中的动力学吸引子

我们使用受控的 $N$ -body 实验研究矮星系 (dSphs) 的动力学演化，这些星系嵌入包含大量暗子星系的暗物质 (DM) halo 中。我们表明，受随机力波动驱动的星体轨道不可逆地获得能量，向以星光半径 $r_{\rm half} \approx r_{\rm max}$ 和速度分散 $\sigma \approx 0.5\,v_{\rm max}$ 为特征的动力学吸引子扩张，其中 $v_{\rm max}$ 为宿主 halo 在半径 $r_{\rm max}$ 处的峰值圆周速度。该状态在孤立情况和受潮汐剥离情况下都可达到，尽管潮汐质量损失显著加速了演化。假设银沼系 (MW) dSphs 已达到此状态，我们发现推导出的 halo 质量在 $r_{\rm half}$ 作为函数时坍缩至窄序列。根据此假设，$r_{\rm half} \lesssim 1\,\mathrm{kpc}$ 的 MW 卫星星系遵循潮汐轨道（对应锥形 halo），而更大系统的偏离符合核心 DM profile。此外，质量-光度关系遵循丰度匹配所预期的斜率，但 halo 质量在固定光度下系统性地低于峰值。这些结果表明，dSphs 的结构多样性主要是由内部加热和潮汐驱动，而非由星系形成条件决定。该框架预测，孤立的、早期抑制的 dSphs 应系统性地比卫星星系更大，此预测可通过即将到来的观测检验。