在 LambdaCDM 模拟中形成早型星系 - I. 并合历史

我们展示了一组九次高分辨率宇宙学模拟，质量范围为 $M_{vir}=7\times10^{11}-4\times10^{12} M_\odot$，起始于 LambdaCDM 初始条件。我们的模拟包含了原初辐射冷却、光电离、恒星形成、II 型超新星反馈，但排除了超新星驱动的风和 AGN 反馈。模拟星系的组装分为两个阶段：初始增长主要由致密区域 ($r<r_{eff}$) 内的原位恒星形成主导，由冷低熵气体流提供燃料，导致所有星系中原位恒星成分的平均组装红移非常相似，约为 $z_{f,ins}\sim2.5$。后期增长主要由主星系外部 ($r>r_{eff}$) 子单元中形成的老年恒星的吸积主导，导致组装红移为 $z_{f,acc}\sim0.5-1.5$，且离散度大得多。我们发现吸积恒星的比例与我们星系的最终质量之间存在正相关。我们表明，引力反馈强烈抑制了大质量星系中的晚期恒星形成，有助于观测到的星系颜色双峰性。恒星物质的吸积也是早型星系观测到的尺寸增长的原因。此外，我们发现恒星半质量半径内的暗物质分数随着红移降低而持续增加，从 $z\sim3$ 时的 $f_{DM}\sim0.05$ 增加到 $z=0$ 时的 $f_{DM}\sim0.1-0.3$。此外，总密度剖面的对数斜率在现今几乎是等温的 ($\gamma'\sim1.9-2.2$)。最后，引力加热的输入降低了星系中心的暗物质密度，与没有超新星反馈的模拟相比，该效应较小。