核球与盘：星系形成宇宙学模拟中角动量的演化

我们在冷暗物质宇宙中的星系形成模拟里研究了角动量的演化。我们分析了 Okamoto 等人通过 N 体/流体动力学模拟生成的两个模型星系。从相同的初始条件出发，但采用不同的重子物理假设，其中一个模拟产生了以核球为主的星系，另一个则产生了以盘为主的星系。主要区别在于恒星形成和反馈的处理方式，这两者在以盘为主的对象中被设计得更为高效。我们发现，以盘为主的星系的比角动量紧密追踪暗物质晕角动量的演化：角动量按照线性理论预测增长直至最大膨胀时刻，此后保持恒定。相比之下，以核球为主的星系的角动量演化类似于中心最束缚晕物质的演化：它最初也按线性理论增长，但随着气体有效冷却形成的前星系碎片并合，其 90% 的角动量迅速丧失，并通过潮汐效应将轨道角动量转移至外晕。以盘为主的星系避免了这一命运，因为强烈的反馈重新加热了气体，使其积聚在一个延展的热储层中，并仅在并合活动平息后才开始冷却。我们的分析有力支持了经典的盘形成理论，即受潮汐扭矩作用的气体在吸积至晕中心的过程中守恒其角动量。