FIRE-2 模拟中的棒旋结构形成与破坏

星系中棒旋结构形成与破坏的物理机制仍是争论的焦点。虽然我们通过孤立理想化模拟对棒旋结构如何形成与演化获得了有价值的认识，但在宇宙学领域中，星系棒在复杂环境中演化，伴随并合、气体吸积事件，存在多次恒星形成活动的湍动星际介质(ISM)，并且与其宿主星系的暗物质晕相耦合。我们研究了来自 FIRE-2(Feedback in Realistic Environments，真实环境中反馈)宇宙学 zoom-in 模拟的 13 个银河系质量星系中的棒形成。13 个模拟星系中有 8 个在其历史中的某个时刻形成了棒：三个由潮汐相互作用形成，五个由盘的内部演化形成。FIRE-2 中的棒通常短于共转半径(平均棒半径 $\sim 1.53$ kpc)，具有很宽的图样速度范围(36--97 km s$^{-1}$kpc$^{-1}$)，并存活于很宽的动力学时间范围(2--160 次棒旋转)。我们发现 FIRE-2 星系中的棒形成受卫星相互作用和星系内部恒星-暗物质质量比的影响，但二者均非棒形成的充分条件。若盘运动学上较冷，则更易形成棒，且所形成的棒更强、更长寿；另一方面，具有高中心气体比例和/或剧烈恒星形成的星系往往形成较弱的棒。就 FIRE-2 星系而言，这些性质共同产生了强度 $A_2/A_0 \sim$ 0.1--0.2 的椭球状棒。