Aquarius 模拟中的球状星团形成

Aquarius 项目是首个能够分辨潜在球状星团形成地点全质量范围的模拟。其粒子质量为 $m_\mathrm{p}=1.4 \times 10^4$ M$_\odot$，在质量为 $1.8 \times 10^{12}$ M$_\odot$（与银河系相似）的中心晕位力半径内产生了超过 1 亿个粒子。凭借此粒子质量，小至 10$^6$ M$_\odot$ 的暗物质浓度（晕）将包含至少 100 个粒子。在此，我们利用该模拟检验了基于坍缩物理学的贫金属球状星团形成模型。在我们的模型中，当晕的位力温度首次超过 $10^4$ K 时球状星团形成，因为此时电子跃迁允许气体有效冷却。我们计算了这些首批星团中恒星产生的电离通量，并在星系的所有重子气体被电离时停止新星团的形成。这是通过采用合理的恒星形成效率和电离光子逃逸分数来实现的。该模型是成功的，因为它预测的贫金属球状星团的年龄（峰值年龄约 13.3 Gyr）和空间分布与银河系中观测到的星族一致。随后，我们通过检验触发中心气体盘内恒星形成的并合事件，测试了富金属星团形成的情景。这产生了更年轻（约 7--13.3 Gyr）、更靠近中心的星团（在距宿主中心 18 kpc 内有 40 个富金属 GCs），与银河系富金属星族一致。我们测试了另一种模型，即富金属球状星团形成于矮星系中，并在其与主晕并合时被剥离。我们发现这一过程与观测到的富金属球状星团不一致。