重现从 $z = 4$ 到 $0$ 的星系种群宇宙演化

我们展示了为研究星系种群演化而进行的宇宙学流体动力学模拟。这些模拟追踪了恒星演化过程中质量、能量和金属的时间释放，并采用了超新星反馈的现象学处理、将大质量恒星辐射压反馈建模为超新星前反馈，以及大晕中气体冷却的淬灭。我们构建了基准模型，使其能够重现从 $z = 4$ 到 $0$ 观测估算的星系恒星质量函数以及星系恒星质量与宿主晕质量之间的关系。我们发现，以此方式构建的基准模型自然地解释了宇宙恒星形成历史、星系向下演化（downsizing），以及星爆星系的恒星形成率和金属丰度。在大晕中未包含气体冷却淬灭的模拟在 $z < 2$ 时过度产生了大质量星系，且无法重现星系向下演化。未采用年轻恒星辐射压反馈的模拟预测了过强的质量 - 金属丰度关系红移演化。此外，若无辐射压反馈，该关系的斜率在低红移处变得过陡。辐射压反馈中的金属丰度依赖性是解释观测到的质量 - 金属丰度关系的关键。这些事实表明，除超新星反馈外，这两个过程对于星系演化至关重要。我们简单的现象学模型适用于构建模拟星系样本，以研究观测星系种群的物理性质。