现代宇宙学流体动力学模拟中的重子循环

近年来，宇宙学流体动力学模拟已被证明是研究星系形成和演化的关键解释工具。在这项工作中，我们对三个公开可用的领先宇宙学模拟套件：EAGLE、IllustrisTNG和SIMBA中的重子循环进行了同类比较。虽然这些模拟在$z\approx0$时对星系恒星质量含量和恒星形成率的预测大致一致，但它们实现这一结果的原因明显不同。在EAGLE和SIMBA中，我们证明在低晕质量（$M_{\rm 200c}\lesssim 10^{11.5}\, M_{\odot}$）下，恒星反馈驱动的外流可以远远超出晕的尺度，延伸至$2-3\times R_{\rm 200c}$。相比之下，在TNG中，恒星反馈驱动的外流虽然在ISM尺度上更强，但在CGM内（$R_{\rm 200c}$内）循环。我们发现SIMBA中AGN驱动的外流非常强大，即使在晕质量高达$M_{\rm 200c}\approx10^{13.5}\, M_{\odot}$时也能达到数倍$R_{\rm 200c}$。在TNG和EAGLE中，AGN反馈可以在该质量尺度上将气体喷射到$R_{\rm 200c}$之外，但很少超过$2-3\times R_{\rm 200c}$。我们发现反馈驱动外流的尺度可以直接与阻止宇宙学流入以及$R_{\rm 200c}$内晕的总重子分数联系起来。这项工作为开发有针对性的观测测试奠定了基础，这些测试可以区分不同的反馈情景，并为下一代模拟中的子网格反馈模型提供信息。