星系形成的两阶段模型：II. 动力学高温星系的尺寸-质量关系

在论文 I 中，我们发展了一个两阶段模型，将动力学高温星系（如椭圆星系与核球）与自引力气体云（SGCs）的形成相联系，后者与暗物质晕的快速聚集相关。此处我们探究该模型对动力学高温星系尺寸-恒星质量关系的含义。由湍流 SGC 碎裂产生的恒星形成子云继承其空间结构与动力学高温性，产生一种‘同源’关系，$r_{\rm f}\approx\, 100 r_{\rm bulge}$，介于动力学高温星系尺寸（$r_{\rm bulge}$）与其在快速机制下聚集的宿主晕尺寸（$r_{\rm f}$）之间，且与红移和晕质量无关。当星系因冷却低效而变为贫气时，该关系由动力学加热驱动的‘干’膨胀所保持，并因晕的慢速聚集机制期间核球增长的停止而被冻结。尺寸-恒星质量关系因此是星系-晕同源性与非线性恒星质量-晕质量关系的简单组合。利用一组晕聚集历史，我们重现了动力学高温星系观测尺寸-质量关系中的所有性质，包括低质量端的平缓化与高质量端的抬升。该预测与当前可用的观测数据吻合至 $z \approx 4$，并可在未来更高 $z$ 处检验。我们的结果表明，动力学高温星系的尺寸由晕中气体的耗散与坍缩产生，以建立恒星于其中形成的 SGCs。