IllustrisTNG 模拟中的星系角动量——I. 与形态、暗物质晕自旋及黑洞质量的关系

我们利用 IllustrisTNG 项目的 TNG100 模拟，在完整的宇宙学背景下研究 $z=0$ 处约 12,000 个中心星系的恒星比角动量 ($j_{\ast}$)，其恒星质量 ($M_{\ast}$) 范围为 $10^{9}$ 到 $10^{12} \, {\rm M}_{\odot}$。我们发现 IllustrisTNG 中早型与晚型星系的 $j_{\ast}$-$M_{\ast}$ 关系与观测总体吻合良好，且这些星系类型通常分别“保留”其宿主暗物质晕比角动量的约 10–20% 和约 50–60%，这在一定程度上依赖于测量星系形态的方法学。我们给出了模拟星系的运动学以及视觉类形态测量结果。接下来，我们探究 $j_{\ast}$-$M_{\ast}$ 关系的弥散与暗物质晕自旋及星系中心超大质量黑洞 (BH) 质量的关系。我们发现，位于自转更快晕中的星系，以及宿主 BH 质量较小的星系，往往具有更高的比角动量。我们还发现，在固定星系或晕质量时，晕自旋与 BH 质量彼此反相关，这可能是由于缓慢旋转系统中向星系中心的气体流动更高效所致。最后，我们表明晕自旋在决定星系尺度上起重要作用——更大的盘在更快自转晕的中心形成——尽管该趋势在 $M_{\ast} \gtrsim 10^{11} \, {\rm M}_{\odot}$ 的大质量星系处失效，大致是星系恒星质量由吸积恒星主导的质量尺度。