星系组装对大质量星系中假定 IMF 变化的影响

近期关于 $z = 0$ 处大质量宁静星系中初始质量函数 (IMF) 变化的观测证据，挑战了普适 IMF 这一长期确立的范式。尽管少数理论模型将 IMF 与诞生云条件联系起来，但这些假定 IMF 变化背后的物理驱动因素在很大程度上仍不清楚。在此，我们利用 Illustris 宇宙流体动力学模拟的后处理分析，研究 IMF 变异性与星系性质之间可能的物理起源。我们通过在模拟中为恒星粒子（每个代表一个约 $\approx10^{6}~\mathrm{M}_{\odot}$ 的恒星种群）标记各自的 IMF 来实现这一点，这些 IMF 取决于恒星形成时和形成处的速度弥散、金属丰度或 SFR 等各种物理条件。随后，我们追踪这些种群在整个宇宙时间中的组装过程，并从每个 $z=0$ 星系所包含的众多不同 IMF 中重建其总体 IMF。我们的主要结果是，将观测到的 IMF 与星系性质之间的关系应用于恒星形成位点的条件，并不能在 $z = 0$ 星系之间产生足够强的 IMF 变化。重现观测到的 IMF 趋势需要更陡峭的物理 IMF 关系，且某些恒星种群必须以比观测到的更极端的 IMF 形成。该结果的起源是大质量星系组装的层级性质，它对强观测趋势的可靠性、宇宙学模拟捕捉星系中某些物理条件的能力，以及旨在解释可变 IMF 物理起源的恒星形成理论具有重要意义。