盘状星系的紧致角动量平面

星系比角动量($j$)与质量($M$)间的关系常作为解析模型与流体动力学模拟的基准，因它们被视为最基础的标度关系之一。利用大样本盘状星系恒星($j_\ast$)、气体($j_{\rm gas}$)与重子($j_{\rm bar}$)比角动量的精确测量，我们报道了$j$、$M$与星际介质冷气体分数($f_{\rm gas}$)间的紧致相关。在固定$f_{\rm gas}$时，星系在二维$(j,M)$空间中遵循平行幂律，富气体星系比较贫气体星系具有更大的$j_\ast$与$j_{\rm bar}$(但更低的$j_{\rm gas}$)。关系斜率约为0.7。这些新关系属已知最紧致的星系标度律。特别是重子关系($j_{\rm bar}-M_{\rm bar}-f_{\rm gas}$)——三者中最基础者——不仅被典型盘星系遵循，亦被具极端性质(如尺度与气体含量)的星系以及先前被认为偏离标准二维$j-M$关系的星系所遵循。恒星关系($j_{\ast}-M_{\ast}-f_{\rm gas}$)或与已知的$j_\ast-M_\ast-$核球分数关系相连；然而我们认为$j_{\rm bar}-M_{\rm bar}-f_{\rm gas}$关系可源于星系中恒星形成效率的径向变化，尽管当前盘不稳定性模型未能解释之。