盘状星系的角动量：对气体吸积、外流和动力学摩擦的启示

我们将星系-暗物质联系的约束与结构和动力学标度关系相结合，以研究盘状星系的角动量含量。对于质量区间在10^{11.3} < M_vir/M_sun < 10^{12.7}内的暗物质晕，我们发现星系的自旋参数与暗物质晕质量无关，为<\lambda'_gal> = (J_gal/M_gal) / (\sqrt{2} R_vir V_vir) = 0.019^{+0.004}_{-0.003}（1σ）。这显著低于弛豫的LCDM暗物质晕，后者的平均自旋参数<\lambda'_halo> = 0.031。因此，盘状星系与其宿主暗物质晕的平均比角动量之比为R_j = \lambda'_gal/\lambda'_halo = 0.61^{+0.13}_{-0.10}。这对大多数（半解析）盘状星系形成模型中的一个标准假设提出了质疑，即R_j=1。使用简单的盘形成模型，我们表明，特别难以理解的是，为什么R_j与暗物质晕质量无关，而星系形成效率（\epsilon_GF，正比于星系质量与暗物质晕质量之比）却显示出强烈的暗物质晕质量依赖性。我们认为，\epsilon_GF、R_j和暗物质晕质量之间的经验标度关系，同时需要反馈（即星系外流）和从重子到暗物质的角动量转移（即动力学摩擦）。角动量损失的效率需要随着暗物质晕质量的增加而降低。这种质量依赖性可能反映了在高质量、低自旋的暗物质晕中不利于形成稳定盘的偏差，或者反映了从低质量暗物质晕中的冷模吸积到大质量端的热模吸积的转变。然而，当前应该包含这些过程的星系形成流体动力学模拟，似乎无法重现\epsilon_GF和R_j之间的经验关系。我们得出结论，星系盘角动量的累积仍然知之甚少。