场中 FIRE：模拟星系形成的阈值

我们 presenting 一套 15 个宇宙学 zoom-in 模拟，所有模拟的孤立暗物质晕簇质量均为 $M_{\rm halo} \approx 10^{10}\,{\rm M}_\odot$，以了解暗物质簇 assembly、星系形成以及反馈对矮星系中心密度结构的影响。这些模拟是 Feedback in Realistic Environments (FIRE) 项目的一部分，采用极高的分辨率进行。结果得到的星系的恒星质量与粗略的联合匹配估计相符，恰逢 Milky Way 视界半径之外可见的最暗星系 ($M_\star/{\rm M}_\odot\approx 10^5-10^7$)。在质量范围窄的暗物质簇中，$z=0$ 时的恒星质量呈现显著的跨度，这与中心暗物质密度或最大圆形速度 $V_{\rm max}$ 强相关。 $M_\star$ 对第二个参数（除 $M_{\rm halo}$ 外）的这种依赖性质直接源于 $M_{\rm halo}\sim10^{10}\,{\rm M}_\odot$ 这个质量尺度恰好与强烈再电离抑制阈值重合：密集且早期形成的暗物质簇在其历史中始终保持在 UV 抑制尺度之上，而晚形成的系统则在更长时间内跌居 UV 抑制尺度之下，因而形成的恒星更少。事实上，我们套件中最晚形成、浓度最低的暗物质簇未能形成任何恒星。拥有 $M_\star\gtrsim2\times10^{6}\,{\rm M}_\odot$ 恒星的暗物质簇，其中心密度相对于仅暗物质的模拟而言较低，密度修改的径向范围良好地由星系半质量半径 $r_{1/2}$ 近似表示。这一看似的恒星质量阈值 $M_\star \approx 2\times10^{6} \approx 2\times10^{-4}\,M_{\rm halo}$ 与此前工作基本一致，并为 LCDM 中的 FIRE 反馈模型提供可测试的预测。