星系演化模型中恒星形成史的多样性与变异性

理解星系恒星形成史（SFHs）在一系列时标上的变异性，可洞察调控星系内恒星形成的基本物理过程。我们汇编了来自广泛模型集的$z=0$处星系的SFHs，范围从宇宙学流体动力学模拟（Illustris、IllustrisTNG、Mufasa、Simba、EAGLE）、zoom模拟（FIRE-2、g14和Marvel/Justice League）、半解析模型（Santa Cruz SAM）到经验模型（UniverseMachine），并使用功率谱密度（PSD）形式量化这些SFHs在不同时间尺度上的变异性。我们发现PSDs很好地由折断幂律描述，且长时标（$\gtrsim1$ Gyr）上的变异性占了星系SFHs中大部分功率。大多数流体动力学模型在较短时标（$\lesssim300$ Myr）上随恒星质量减小而显示增强的变异性。 quenching可在$>1$ Gyr时标上诱导约0.4-1 dex的额外功率。星系的暗物质吸积史具有显著自相似的PSD，并且在$>3$ Gyr时标上与就地恒星形成相干。不同模型在其以下方面存在可观的多样性：（i）给定时标上由SFR变异性导致的功率，（ii）与相邻时标的相关性量（PSD斜率），（iii）中位PSD随恒星质量的演化，以及（iv）PSD中折断的存在与位置。PSD框架是研究星系SFHs的有用空间，因为模型预言差异很大。该空间中的观测约束将有助于约束造成此变异性的物理过程的相对强度。