星系恒星质量与暗物质晕质量形态依赖关系的动力学证据

我们根据早型星系的近红外光度(用于 $M_\star$)及其球状星团系统的位置-速度分布(用于 $M_{\rm h}$),推导了恒星-晕质量关系(SHMR),即 $f_\star\propto M_\star/M_{\rm h}$ 随 $M_\star$ 和 $M_{\rm h}$ 的变化。我们对 $M_{\rm h}$ 的逐个估计基于拟合一个以作用量-角变量表示分布函数的动力学模型,并从标准 $\Lambda$CDM 宇宙学中的浓度-质量关系对 $M_{\rm h}$ 施加先验。我们发现早型星系的 SHMR 在峰值 $M_\star\sim 5\times 10^{10}M_\odot$ 和 $M_{\rm h}\sim 10^{12}M_\odot$(接近银河系质量)之后随质量下降。该结果与通过丰度匹配推导的一般星系标准 SHMR 以及先前对早型星系 SHMR 较不稳健的推导一致。然而,它与基于延展 HI 旋转曲线并采用与我们早型星系相同的 $\Lambda$CDM 先验 $M_{\rm h}$ 所得晚型星系单调上升的 SHMR 形成鲜明对比。大质量星系的 SHMR 随盘分数减小和哈勃类型变早,或多或少连续地从上升到下降。我们还表明,晚型与早型星系不同的 SHMR 与其恒星速度和质量之间相似的标度关系(Tully-Fisher 和 Faber-Jackson 关系)一致。恒星与晕维里速度之间关系的差异解释了这些标度关系的相似性。我们认为,所有这些经验发现都是以下图景的自然结果:星系盘主要由平滑而渐进的吸积流构建,并受年轻恒星反馈调节;而星系球状体则由并合、黑洞供能和 AGN 反馈之间的协作构建。