早型星系的形成与演化 III：作为质量和过密度函数的恒星形成历史

我们研究了初始原星系过密度和质量对其演化的影响，以探讨原星系晕的内部属性是否足以解释星系种群性质的多样性。利用 EvoL 代码进行的全流体动力学 N 体模拟，我们构建了十二个具有不同初始质量和过密度的早型星系自相似模型，追踪其从 z \geq 20 到 z \leq 1 的演化过程。模拟包含了辐射冷却、恒星形成、恒星能量反馈、再电离光加热背景以及星际介质（ISM）的化学增丰。我们发现原晕的初始属性与其恒星形成历史之间存在强相关性。大质量（10^13M\odot）晕在早期经历单次强烈的恒星形成爆发（速率 \geq 10^3M\odot/yr），这与观测结果一致，且对初始过密度的依赖性较弱；中等质量（10^11M\odot）晕的历史强烈依赖于其初始过密度；而小质量（10^9M\odot）晕由于“星系呼吸”现象，始终具有碎片化的历史，导致形成多个恒星种群。这些星系模型在形态、结构和光度性质上与真实星系相当，往往与观测数据高度吻合；尽管仍存在一些不一致，这可能是某些数值选择的结果。我们得出结论，内部属性本质上足以解释早型星系的许多观测特征，特别是质量差异巨大的晕所展现出的复杂且各异的恒星形成历史。在此图景中，先天因素（nature）似乎起主导作用，而后天因素（nurture）的重要性次之。