并合与椭圆星系的大小演化

利用一个高质量大质量球状星系形成的高分辨率流体动力学宇宙学模拟，我们表明椭圆星系在高红移时可以非常致密且大质量，这与最近的观测结果一致。剥离的向内下落恒星物质的吸积使系统的大小随时间增加，而中心集中度则因幸存恒星核的动力学摩擦而降低。在一个最终恒星质量为 $1.5 \times 10^{11} M_{\odot}$ 的球状星系的具体案例中，我们发现有效半径 $r_e$ 从 $z = 3$ 时的 $0.7 \pm 0.2 \rm kpc$ 增加到 $z = 0$ 时的 $r_e = 2.4 \pm 0.4 \rm kpc$，同时有效密度降低了一个数量级，中心速度弥散在该时间间隔内降低了约 20%。基于维里定理的一个简单论证表明，在弱束缚物质吸积（并合）过程中，半径可以随质量的平方增加，这与主并合通常的线性增长速率形成对比。通过经历并合，致密的高红移球状体可以演化为大小和集中度与观测到的本地椭圆星系相似的现今系统。这表明并合可能是早型星系大小和密度晚期演化的主要驱动力。