模拟与观测星系中的对数正态恒星形成历史

Gladders 等人最近提出，单个星系的恒星形成历史（SFH）以时间的对数正态函数为特征，意味着缓慢下降而非快速淬火。我们在宇宙学模拟 Illustris 的理论 SFH 以及观测推断的 SFH 上检验了这一猜想。尽管对数正态形式必然忽略诸如星暴的短寿命特征，它仍非常好地拟合了大多数 SFH 的整体形状。具体而言，85% 的累积 SFH 拟合的最大误差在已形成总恒星质量的 5% 以内，99% 在 10% 以内。对数正态系统性地优于常用的 delayed-tau 模型，且仅被具有超过三个自由参数的函数超越。较差的拟合主要出现在成为卫星星系后快速淬火的星系中。我们探索了归一化、峰值时间和半高全宽的对数正态参数空间，发现模拟与观测样本占据相似区域，尽管 Illustris 平均预言更宽、形成更晚的 SFH。对数正态拟合的集合正确再现了复杂度量，如 Illustris 星系跨越恒星形成主序的演化，但过高预言了它们的淬火时标。Illustris 中的 SFH 是一个多样化群体，不由星系的任何单一物理性质决定，但遵循一个紧密关系，其中 $\mathrm{width}\propto\mathrm{(peak\ time)}^{3/2}$。我们表明，这一关系可通过暗物质晕与其星系生长之间的紧密联系在定性上（尽管非定量上）得到解释。