区分暗物质晕与恒星晕

银河系和仙女座星系的外晕与其中心盘的性质一样，包含了关于其并合和形成历史的重要信息。在本文中，我们利用约束局域宇宙模拟项目，通过仅含暗物质以及暗物质加气体动力学模拟，区分了三个类似银河系、M31和M33的星系中的恒星和暗物质成分。在子结构中吸积然后被剥离的恒星，其径向分布与剥离的暗物质完全不同：恒星晕比暗物质晕更集中于中心。为了理解相同的物理过程如何导致不同的z=0径向轮廓，我们检查了每个被剥离粒子在吸积时的势能。我们发现恒星粒子系统性地处于比暗物质粒子更高的势能，因此更难被剥离。然后我们寻找吸积粒子势能的一个阈值φ_th，高于该阈值时暗物质粒子的行为与恒星粒子类似。我们发现该阈值大于16 φ_subhalo，其中φ_subhalo是吸积时子晕边缘的势能。因此，一个像根据吸积时势能选择粒子这样简单的规则，就能重现恒星形成复杂物理对恒星分布的影响。这个普适结果能以约2%的精度重现恒星晕。那些使用暗物质粒子作为恒星代理的研究，除非根据吸积时的势能选择粒子，否则无疑会错误计算其正确的径向分布和结构。此外，我们研究了吸积后剥离给定恒星或暗物质粒子所需的时间。我们发现，由于恒星具有更高的结合能，它们比暗物质更难被剥离。因此，被剥离的暗物质晕比被剥离的恒星晕古老得多。