银河星系 stellar halo 的形成 I. 结构与动力学

我们基于当前流行的冷暗物质（CDM）银河系形成理论，对银河 stellar halo 的形成进行数值模拟。我们的数值模型综合考虑了银河系动力学和化学演化过程，旨在以层级银河系形成的框架解释观察到的 stellar halo 的结构和动力学。本次模拟的主要结果概括如下。（1）银河 stellar halo 的形成所涉及的基本物理过程，由具有 [Fe/H] $\le$ -1.0 金属缺乏星组成，既包括无耗散的也包括耗散的次银河系块的合并，以及在银河系高红移（$z$ $>$ 1）时期的引力收缩过程中发生的次银河系块的受力条破坏。（2）模拟得到的 halo 密度轮廓类似于观察到的幂律形式 $\rho (r)$ $\sim$ $r^{-3.5}$，且金属分布也类似于观测值。该 halo 在星系年龄上几乎没有径向梯度，金属分布也只有小的梯度。（3）该 halo 的双重性质，即其内部扁平和外部球形密度分布，至少在定性上由本模型得到了再现。外部球形 halo 通过次银河系小块的无耗散合并形成，而内部扁平的 halo 则通过三种不同机制形成：较大、较致密的次银河系块之间的耗散合并、由于银河系盘的生长而产生的绝热收缩，以及对赤道平面的气体吸积。