暗物质星系与亚星系的相互作用速率

[已节选] 我们使用 Lambda-CDM 模型中的高分辨率宇宙 N 体模拟计算了暗物质星系和亚星系的相互作用速率。虽然质量大于 $2×10^{11} M_\odot$ 的亚星系数之比仅约为 10%，但我们发现由于它们位于高密度环境中，这些亚星系的相互作用速率相对较高。在低红移时，亚星系碰撞占据总碰撞速率的主要比重，甚至在 z=3 时，它们仍参与超过 30% 的所有碰撞。约有 40% 的“主要” 合并是亚星系之间的发生。因此，亚星系相互作用必须纳入结构形成的模型中。我们发现，星系在物理密度单位下的碰撞速率为 $\propto (1+z)^\delta$，其中 $\delta = 3-4$，与此前的模拟和大多数观测数据一致。我们测试了基于统计模型的亚星系相互作用速率的解析估计，这些估计可能因亚星系数量较少以及小型宿主星系内部条件的差异而严重不准确。我们发现，尽管统计估计在质量小于 $10^{13} M_\odot$ 的宿主星系中（通常出现于高红移）中严重高估了速率，但对于更大的宿主星系则有效，无论其中的亚星系数量如何。我们发现，Makino & Hut (1997) 对亚星系合并速率的估计在所有红移下质量大于 $6×10^{11} M_\odot$ 的宿主星系中均有效。亚星系与其宿主星系中心物体之间的碰撞速率可使用圆形轨道上的动力学摩擦时间尺度进行较好地近似。这种近似在约 40% 的情况下会失败，部分原因是圆形轨道假设的偏离，另外原因是亚星系质量可忽略的假设的有效性不足。