星系晕的并合历史及其对盘星系存续的启示

我们利用高分辨率 $\Lambda$CDM $N$体模拟研究了星系暗物质晕的并合历史。我们的并合树追踪了约 17,000 个在 $z=0$ 时质量为 $M_0 = (10^{11}--10^{13}) M_\odot$ 的晕，并跟踪了涉及小至 $m = 10^{10} M_\odot$ 天体的吸积事件。我们发现质量组装在 $m/M_0$ 方面表现出显著的自相似性，并由约占最终晕质量 10% 的并合主导。虽然 $m > 0.4 M_0$ 的极大并合非常罕见，但 $m \sim 0.1 M_0$ 的大规模吸积事件却很常见。在过去 100 亿年中，绝大多数（约 95%）质量为 $M_0 = 10^{12} M_\odot$ 的银河系尺度晕至少吸积了一个总质量大于银河系盘 ($m > 5\times10^{10} M_\odot$) 的天体，约 70% 吸积了质量超过其两倍 ($m > 10^{11} M_\odot$) 的天体。我们的结果引发了对当前 CDM 宇宙星系形成范式下薄盘主导星系存续的严重担忧。为了在银河系尺度的 CDM 晕中实现约 70% 的盘主导比例，涉及 $m \sim 2\times10^{11} M_\odot$ 天体的并合绝不能摧毁盘。考虑到大多数厚盘和核球包含老年恒星种群，情况甚至更为严格：这些并合绝不能加热盘或驱动气体进入其中心以形成年轻核球。