椭圆星系的引力-热力学性质与形成

我们分析了三个星系团中星系的样本：Coma、Abell 85 和 Abell 496（真实星系），以及一个在层级合并方案中形成的模拟椭圆星系样本（虚拟星系）。我们使用 Sersic 定律描述其光度轮廓。然后假设星系表现为球对称、各向同性的单组分系统，计算其比熵（玻尔兹曼-吉布斯定义）。我们发现，在良好近似（约 10%）下，真实星系和虚拟星系具有几乎唯一的比熵。在此近似下，星系分布在由三个 Sersic 定律参数定义的空间中的一个薄平面上，我们称之为熵平面。进一步分析表明，真实星系和虚拟星系实际上位于一条薄线上，因此表明除了比熵的唯一性之外还存在另一种——尚不为人知的——物理性质。对虚拟星系样本的更仔细检查表明其比熵随合并代数有非常小的增加。在层级情景中，这意味着比熵与总质量之间存在相关性，这确实在我们的数据中得到了体现。当考虑这一相关性时，Lima Neto 等人（1999a）定义的熵线的弥散和倾斜减小。尽管无法区分真实星系的不同代际，但它们的比熵分布与虚拟样本相似，表明层级合并过程可能是构建椭圆星系的重要机制。