GRAPE-SPH 谱金属动力学模拟椭圆星系 I：金属梯度的演化

我们使用包含诸多与星体形成相关的物理过程的 GRAPE-SPH 代码对 124 个椭圆星系进行模拟，这些过程包括：辐射冷却、星形成、类型 II 与 Ia 超新星及星风反馈，以及化学富集。在基于暗能量模型的情景下，星系通过 successive 合并不同质量的亚星系形成。其合并历史在极端情况下为单次大规模合并，另一端为缓慢旋转气体云的单体坍缩。金属梯度演化的基本过程如下：i) 合并导致金属梯度破坏，程度取决于祖星质量比；ii) 在次星系气质量驱动下，强中心星形成被诱导，金属梯度得以再生；iii) 通过晚期气体吸积在外层引发星形成，导致金属梯度缓慢演化。我们成功再现了观测到的径向金属梯度的多样性。平均梯度 dlog Z/dlog r ~ -0.3，离散程度为 +- 0.2，且无明显的梯度与星系质量之间的相关性，这与 Mg2 梯度观测结果一致。梯度的多样性源于合并历史的差异。单体形成的星系具有更陡峭的梯度，而经历大规模合并的星系则具有较平缓的梯度。因此，从当前星系的观测金属梯度可原初推断其合并历史。观测到的金属梯度变异不能仅凭单体坍缩或大规模合并alone 解释，而需要一种包含两种形成过程的模型，如本文的暗能量方案。