在不断增长的暗色 halo 中形成盘状星系的模型

我们提出了一种描述大质量盘状星系形成与演化的数值模型，其质量根据 LCDM 宇宙中结构形成的模拟演化。星系演化使用一种新的 3D 化学动力学代码进行模拟，包括暗物质、恒星和多相ISM。模拟从红移 z=4.85 时的小型暗色 halo 开始，沿 LCDM 宇宙演化至当前时代。巨星和超新星爆发释放的能量防止了气体的快速坍缩，延迟了最大星形成率至 z=1。星系沿径向内向外、垂直从 halo 到盘形成。首先形成的星系成分是 halo，随后是盘心、盘-halo 过渡区和盘。z=1 时，一个 bar 开始形成，随后演化为三轴盘心。由于盘ISM被来自盘心和内盘的金属丰富气体进行掺富，导致盘中低金属星的数量显著不足，这解释了 G 型星问题。所有恒星的平均旋转速度和轨道偏心率分布随金属浓度变化，与日系邻域观测结果相差不大，这表明均匀坍缩模型过于简化。本文所述方法为在 LCDM 宇宙中孤立盘状星系的形成与演化提供了详细描述，为关于恒星和 ISM 运动学与化学历史、星系光度、颜色和形态演化提供了新信息。