角动量-质量关系：从矮不规则星系到巨大旋涡星系的基本规律

在$\Lambda$CDM宇宙中，星系的比恒星角动量($j_\ast$)与恒星质量($M_\ast$)之间存在相关性，这是暗物质晕标度关系($j_{\rm h}\propto M_{\rm h}^{2/3}$)的结果。该定律的形状对于检验星系形成模型至关重要，目前模型在最低质量端尤其存在差异，从而可以约束基本参数，例如角动量保留比例。在本研究中，我们精确确定了92个邻近旋涡星系（从S0到Irr）的经验$j_\ast-M_\ast$关系（Fall关系），这些星系选自斯皮策测光和精确旋转曲线（SPARC）样本，覆盖前所未有的质量范围$7 \lesssim \log M_\ast/M_\odot \lesssim 11.5$。我们通过均匀确定所有星系的$j_\ast$轮廓、使用延展的HI旋转曲线，并仅选择能够稳健测量$j_\ast$（收敛的$j_\ast(<R)$径向轮廓）的星系，显著改进了之前所有对Fall关系的估计。我们发现该关系在整个质量范围内可以很好地用单一未断裂的幂律$j_\ast\propto M_\ast^\alpha$描述，其中$\alpha=0.55\pm 0.02$，正交本征弥散为$0.17\pm 0.01$ dex。最后，我们讨论了这一基本标度律对星系形成模型的一些启示，特别是它排除了所有质量盘保留相同比例晕角动量的模型。