星系盘标度关系：紧密的线性星系—暗物质晕关联对丰度匹配提出挑战

在 $\Lambda$CDM 宇宙学中，一阶近似下，星系由其暗物质晕维里半径内重子的冷却而形成。盘星系在重子与恒星组分中保留的质量与角动量比例，对我们理解星系形成施加了强约束。在本工作中，我们通过同时拟合观测到的恒星质量—速度（Tully-Fisher）、尺寸—质量以及质量—角动量（Fall）关系，推导出旋涡星系恒星组分保留的角动量比例 $f_j$、整体恒星形成效率 $f_M$、渐近圆速度（$V_{\rm flat}$）与维里速度之比 $f_V$，以及它们的弥散。我们比较了三种模型的拟合优度：（i）$f_j$、$f_M$ 和 $f_V$ 的对数随可观测量 $V_{\rm flat}$ 的对数线性变化；（ii）这些值按双幂律变化；（iii）这些值也按双幂律变化，但对 $f_M$ 施加先验使其遵循广泛使用的丰度匹配模型的预期。我们得出结论：这些比例的弥散特别小（$\sim 0.07$ dex），且线性模型在统计上远优于带丰度匹配先验的模型。这表明基本的星系形成参数是小弥散单斜率单调的质量函数，而非复杂的非单调函数。这顺便证实了最质量的旋涡星系应已将其晕相关的几乎所有重子转化为恒星。我们称之为失败反馈问题。