Illustris模拟中壳层星系的形成与发生率

壳层是低表面亮度的潮汐碎屑，表现为具有大张角的交错焦散线，通常位于星系中心的两侧。本文中，我们在宇宙学引力+流体动力学Illustris模拟中研究了壳层星系的发生率和形成过程。我们利用恒星表面密度图在红移z=0处识别壳层，并利用恒星历史目录追踪对潮汐特征有贡献的每个恒星粒子的诞生、轨迹和 progenitor。在Illustris中220个最巨大星系（$\mathrm{M}_{\mathrm{200crit}}>6\times10^{12}\,\mathrm{M}_{\odot}$）的样本中，$18\%\pm3\%$的星系表现出壳层。这一比例随质量下限的增加而增加：质量越大的星系越可能拥有恒星壳层。此外，表现出壳层的巨大星系的比例随红移增加而减少。我们发现，在红移$z=0$观测到的壳层星系优先通过相对较大的并合（恒星质量比$\gtrsim$1:10）形成。progenitor在约4至8 Gyr前的首选时间窗口内，以低角动量轨道被吸积。我们的研究表明，由于动力学摩擦，更大质量的卫星在吸积时被允许探测更宽的撞击参数范围，而小伴星则需要几乎纯径向的坠落轨迹才能产生壳层。我们还发现了许多特殊案例，这是由宇宙学环境引入的额外复杂性所致。这些包括具有多个壳层形成progenitor的星系、形成壳层的卫星的卫星，或由于多次主并合快速连续发生而未能产生壳层的卫星。