高红移盘状星系中巨分子云团的自转支撑

我们研究了高红移盘状星系中因剧烈引力不稳定性而形成的巨分子云团抵抗整体自由落体坍缩的内部支撑机制。一个解析模型提供了指导，其中原云团从旋转盘中切割出来，并在保持角动量的情况下坍缩至平衡。该模型预言了顺行的云团自转。这一点在宇宙学背景下的流体-自适应网格细化(AMR)放大模拟中得到了证实。在大多数高红移云团中，离心力主导支撑，$R=V_{\rm rot}^2/V_{\rm circ}^2 > 0.5$，其中$V_{\rm rot}$是自转速度，$V_{\rm circ}$是圆周速度。云团自旋确实倾向于与整体盘角动量方向一致，但显著的倾斜也经常出现。大多数云团处于金斯平衡，其余支撑由湍流提供。解析了云团子结构的孤立富气盘模拟揭示，宇宙学模拟可能高估了$R$约30%，但高红移时自转支撑的主导地位并非分辨率假象。反过来，孤立贫气盘模拟在$z=0$时产生更小的、非自转的气态瞬态云团，表明自转支撑的差异与盘中冷重子比例有关。在我们当前的宇宙学模拟中，云团自转速度典型值为$V_{\rm rot}\sim 100$ km/s，但当施加$\geq 0.1$角秒的束展效应时，自转信号被减弱为云团上$\leq 30$ km/s/kpc的小梯度。模拟云团中的速度弥散度与盘弥散度相当，因此预计只会留下微弱的信号。逆行的小质量并合星系可能导致不显示自转的大质量云团。该场景模拟的可检验预言是：云团的平均恒星年龄和恒星比例随距盘中心距离的增加而线性下降。