模拟观测在验证宇宙学模拟星系性质中的重要性

星系光度函数和星系恒星质量函数是检验星系形成模型的基本统计量。基于宇宙学模拟的理论预言可能与观测存在偏差，尤其在亮端和暗端。此时，这种不匹配可能源于缺失物理过程、过于简化或不准确的模型方案，或从不恰当的从模拟中提取基本天体物理量之方法。后者是一个关键方面，在将模拟与观测比较时须加以考虑以避免误导性结论。本文中，我们应用一种新方法，在流体动力学模拟的模拟成像中生成“观测到”的星系。我们从 IllustrisTNG 的 TNG100-1 模拟生成低红移模拟星系，并使用标准“观测”技术分析以提取其主要结构参数。我们表明，我们的技术能够生成模拟星系真实的面亮度分布，包括经典的形态子结构，如旋臂和棒。特别地，我们发现总光度和恒星质量相对于晕质量的关系，以及星系恒星质量相对于尺寸的关系在模拟观测与真实星系之间高度一致。我们还将模拟星系样本的光度函数和质量函数与文献数据比较，发现所有光度和质量尺度上均吻合良好。尤其，我们在星系光度函数亮端未发现显著张力，而许多使用简化方案识别星系晕的分析曾报告此张力，其实际上误计了大星系周围延展星系晕的贡献。这证明了在模拟分析中使用观测驱动方法以产生可与观测比较的真实预言的关键影响。