大质量致密星系中动力学质量与恒星质量的差异揭示了非自相似性

对于许多大质量致密星系，其动力学质量 ($M_\mathrm{dyn} \propto \sigma^2 r_\mathrm{e}$) 低于其恒星质量 ($M_\star$)。我们在红移 $z \sim 0.2$ 至 $z \sim 1.1$ 范围内，基于恒星质量选择的早型星系样本 ($M_\star \gtrsim 10^{11} \ \mathrm{M_\odot}$)，分析了非物理的质量差异 $M_\star / M_\mathrm{dyn} > 1$。我们构建了按红移、尺寸和恒星质量分组的叠加光谱，获取速度弥散，并利用维里关系 $M_\mathrm{dyn} \equiv K \ \sigma_\mathrm{e}^2 r_\mathrm{e} / G$（其中 $K = 5.0$）推断动力学质量；这假设了我们的星系与邻近大质量椭圆星系之间存在自相似性。我们的样本补充了文献数据，包括红移高达 $z \sim 2.5$ 的单个天体以及来自斯隆数字巡天 (SDSS) 的大型本地参考样本。我们发现，在所有红移处，$M_\star$ 与 $M_\mathrm{dyn}$ 之间的差异随着星系偏离当前的恒星质量 - 尺寸关系而增大：星系越致密，其 $M_\star / M_\mathrm{dyn}$ 越大。恒星质量的当前不确定性无法解释 $M_\star / M_\mathrm{dyn}$ 大于 1 的数值。我们的结果表明，上述 $M_\mathrm{dyn}$ 公式中包含的自相似性假设对于致密星系不再成立。我们提供了维里系数的一个近似公式 $K \sim 6.0 \left[ r_\mathrm{e} / (3.185 \ \mathrm{kpc}) \right]^{-0.81} \left[ M_\star / (10^{11} \ \mathrm{M_\odot}) \right]^{0.45}$，该公式解决了质量差异问题。动力学质量的一个粗略近似由 $M_\mathrm{dyn} \sim \left[ \sigma_\mathrm{e} / (200 \ \mathrm{km \ s^{-1}}) \right]^{3.6} \left[ r_\mathrm{e} / (3 \ \mathrm{kpc}) \right]^{0.35} 2.1 \times 10^{11} \ \mathrm{M_\odot}$ 给出。