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决议如下:极端分辨率下的矮星系宇宙学模拟

星系天体物理 2019-10-23 v1

摘要

我们研究了一套极高分辨率的矮星系宇宙学 FIRE 模拟(Mhalo1010M_{\rm halo} \lesssim 10^{10}MM_{\odot}),其运行至 z=0z=0,分辨率为 30M30 M_{\odot},首次足以在冷却半径内解析单个超新星遗迹的内部结构。每个 Mhalo108.6MM_{\rm halo} \gtrsim 10^{8.6} M_{\odot} 的晕中都存在一个已解析的{\em 恒星}星系,表明极低质量矮星系在星系场中可能无处不在。我们的超暗矮星系(UFDs;M<105MM_{\ast}<10^{5}\,M_{\odot})其恒星形成在早期(z2z\gtrsim2)即被截断,很可能由再电离所致,而经典矮星系(M>105MM_{\ast}>10^{5} M_{\odot})则持续形成恒星至 z<0.5z<0.5。这些系统具有爆发式的恒星形成(SF)历史,其大部分恒星形成于在空间和时间上均高度聚集的恒星形成增强期。这使得我们 M/Mhalo>104M_{\ast}/M_{\rm halo} > 10^{-4} 的矮星系形成了大于 200 pc 的暗物质核,而质量更低的 UFDs 则呈现出直至 100\lesssim100 pc 的尖峰,与能量学论证的预期一致。我们 M>104MM_{\ast}>10^{4}\,M_{\odot} 的矮星系的半质量半径(R1/2R_{\rm 1/2})与本地星系群(LG)矮星系相符;动力学质量 vs. R1/2R_{1/2} 以及转动支撑程度也类似于观测结果。质量最低的 UFDs 低于当前巡天的表面亮度极限,但在下一代巡天(如 LSST)中潜在可见。恒星金属丰度低于 LG 矮星系;这可能反映了 LG 被大质量宿主或 Pop-III 恒星预先增丰。与较低分辨率研究的一致性意味着我们的模拟在数值上是稳健的(对于给定的物理模型)。

关键词

引用

@article{arxiv.1812.02749,
  title  = {Be it therefore resolved: Cosmological Simulations of Dwarf Galaxies with Extreme Resolution},
  author = {Coral Wheeler and Philip F. Hopkins and Andrew B. Pace and Shea Garrison-Kimmel and Michael Boylan-Kolchin and Andrew Wetzel and James S. Bullock and Dusan Keres and Claude-Andre Faucher-Giguere and Eliot Quataert},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1812.02749},
  year   = {2019}
}

备注

14 pages; 9 figures; 1 table; submitted to MNRAS