球状星团族的形成与层级并合

我们使用建立在暗物质并合树上的球状星团（GC）形成半解析模型，来探讨形成物理与层级并合在决定 GC 族性质中的相对作用。许多先前工作认为，观测到的总 GC 质量与晕质量之间的线性关系指向一种基本的 GC–暗物质关联，或表明 GC 形成于极高红移，早于反馈过程在重子-暗物质质量关系中引入非线性。我们证明，在 $M_{\rm vir}(z=0) \gtrsim 10^{11.5} M_{\odot}$ 时，晕质量与总 GC 质量的恒定比实际上是层级并合几乎不可避免的结果：由中心极限定理，它在 $z=0$ 时预期成立，与 GC 形成时的 GC-晕质量关系无关。$M_{\rm vir}(z=0) < 10^{11.5} M_{\odot}$ 时的 GC-晕质量关系对 GC 形成过程的细节更敏感。在我们的基准模型中，GC 在星系气体面密度超过临界值时形成。该模型自然预测出类似于近邻星系观测到的双峰 GC 颜色分布，并再现了观测到的 GC 系统金属丰度与晕质量之间的关系。它预测宇宙 GC 形成率在 $z$ $\sim$ 4 达到峰值，对再电离期间 GC 显著贡献 UV 光度密度而言过晚。