角动量与星系形成再研究

受早期型星系 (ETGs) 外部区域新运动学数据的启发，我们重新审视了所有类型星系中的角动量 (AM)。我们提出了估算比角动量 $j$ 的方法，重点关注 ETGs，以推导恒星 $j_*$ 与质量 $M_*$ 之间的关系（继 Fall 1983 之后）。我们对 8 个延伸至约 $10 R_e$ 的星系进行了分析，发现 $2 R_e$ 处的数据足以估算总 $j_*$。我们的结果反驳了椭圆星系 (Es) 因主要并合中的角动量输运而隐藏大量 $j_*$ 储备的观点。我们对文献中约 100 个邻近亮星系（所有类型）的 $j_*$-$M_*$ 数据进行了分析。Es 和旋涡星系形成了平行的 $j_*$-$M_*$ 轨迹，其中旋涡星系的轨迹类似于 Tully-Fisher 关系，而 Es 的轨迹则源于质量 - 尺寸 - 旋转的协同效应。Es 包含的角动量比同等质量的旋涡星系少约 3-4 倍。我们将旋涡星系分解为盘 + 核球，发现其 $j_*$-$M_*$ 趋势与整体的旋涡星系和 Es 相似。S0 星系介于两者之间，我们提出形态类型反映了遵循独立 $j_*$-$M_*$ 缩放关系的盘/核球子成分——这为通过质量和核球/盘比来表征星系提供了物理动机。接下来，我们利用暗物质晕自旋和质量的先验估计构建了角动量含量的理想化宇宙学模型。我们发现晕自旋的弥散无法解释旋涡星系与 Es 的 $j_*$ 差异，但如果星系保留了不同比例的初始 $j$（分别约为 60% 和 10%），则数据吻合。我们考虑了 $j_*$ 和 $M_*$ 演化的物理机制（外流、剥离、坍缩偏倚、并合），强调这些过程的矢量和必须产生观测到的 $j_*$-$M_*$ 关系。早期坍缩与多次并合（主要/次要）的组合可能解释了 Es 的趋势。更广泛地说，观测到的角动量变化对任何星系形成模型都构成了基本约束。