模拟的高红移大质量致密星系到 z=0 的多样化演化路径

大质量宁静星系在高红移处的物理尺寸远小于今日。星系尺寸的剧烈演化可能由前身天体偏差、主并合与次并合、绝热膨胀和/或再生的恒星形成引起，但这些理论难以通过观测检验。在此，我们从宇宙学流体动力学模拟 Illustris 中选取了 35 个位于 z=2 的大质量致密星系样本（$M_* = 1-3 \times 10^{11}$ M$_\odot$，$M_*/R^{1.5} > 10^{10.5}$ M$_\odot$/kpc$^{1.5}$），并向前追踪至 z=0，以揭示其演化并确定其后代天体。到 z=0 时，原本 3 倍的恒星质量差异扩展至 20 倍。暗物质晕质量同样从 5 倍的差异扩展至 40 倍。这些星系的演化路径多种多样：约半数获得外部包层并成为更大质量后代的核心，三分之一未受扰动地存活下来且质量增长极少，15% 在与更大质量星系的并合中被消耗，剩余少数则被主并合彻底混合。星系在尺寸和质量上均有增长，到 z=0 时仅约 10% 仍保持致密。尺寸增长主要由外部质量的获取驱动。z=0 处最大质量的星系最有可能拥有致密前身天体，但这一趋势具有显著弥散，排除了与 z=2 致密星系的直接关联。致密星系的并合率受其 z=2 环境影响，因此孤立的或作为卫星的致密星系（免受并合影响）最有可能存活至今。