盘中的金属丰度梯度：星系是否由内而外形成？

我们利用一套盘星系模拟，辅以两种经典化学演化方法，研究了径向和垂直金属丰度梯度。我们确定了梯度的变化率，并在“由内而外”盘生长范式下调和了现有模型与观测之间的差异。使用了包含 25 个盘的样本，其中 19 个来自我们的 RaDES（Ramses Disk Environment Study）样本，由自适应网格细化码 RAMSES 实现。四个盘选自 MUGS（McMaster Unbiased Galaxy Simulations）样本，由平滑粒子流体动力学（SPH）码 GASOLINE 生成，以及来自 Rahimi 等人（GCD+）和 Kobayashi & Nakasato（GRAPE-SPH）的盘。采用了两种由内而外盘生长的化学演化模型，以将其径向梯度的时间演化与模拟结果进行对比。我们发现，与 MUGS 样本相比，RaDES 和化学演化模型预测的径向丰度梯度演化存在系统性差异；具体而言，MUGS 模拟在高红移处系统性地更陡峭，且其梯度演化快得多。我们发现，大多数模型预测的当前径向梯度与在晚型盘中观测到的梯度一致，但它们以不同方式演化至这种自相似性，尽管每个模型都遵循经典的“由内而外”生长。我们发现，恒星形成效率随时间的径向依赖性驱动了梯度中出现的差异；不同码之间亚网格物理学的系统性差异是设定这些梯度的原因。红移 z=1.5 处的近期（尽管有限）数据与我们在 SPH 样本中看到的更陡峭的梯度一致，表明可能需要对经典化学演化模型进行适度修正。