解剖红序——III. 三维基础面空间中的质光比变化

基础面具有有限厚度且偏离位力关系，表明动力学质光比（Mdyn/L）在早型星系中存在变化。我们利用来自斯隆数字巡天的 16,000 个静息星系样本，在由速度弥散（sigma）、有效半径（R_e）和有效面亮度定义的三维基础面空间中，绘制了 Mdyn/L 的变化。我们考虑了在一个 R_e 内由星族效应、IMF 变化以及暗物质比例变化对 Mdyn/L 变化的贡献。沿基础面，我们发现星族贡献的标度关系为 M*/L ~ f(sigma)，而暗物质和/或 IMF 贡献的标度关系为 Mdyn/M* ~ g(Mdyn)。对基础面倾斜的这两种贡献在三维空间中绕不同轴旋转该平面，其中暗物质/IMF 变化可能占主导地位。穿过基础面的厚度，我们发现 Mdyn/L 的变化必然主要由 IMF 变化或 R_e 内暗物质比例的实际差异所主导。因此，基础面的有限厚度归因于 R_e 内恒星质量面密度的变化，而非被动星族的褪色。这些结构变化与星系恒星形成历史相关，使得在给定 sigma 下具有更高 Mdyn/M* 的星系具有更高的 [Mg/Fe]、更低的金属丰度以及更老的平均恒星年龄。通过允许 IMF 变化很难解释观测到的相关性，这表明暗物质比例的差异占主导地位。这些差异可能由重子转化为恒星的“转化效率”的变化，或通过耗散并合导致的恒星与暗物质的重新分布所产生。某些星系因恒星形成过早截断而经历低转化效率的模型，为观测到的趋势提供了自然的解释。