ΛCDM宇宙中盘状星系的形成

我们利用自适应网格细化模拟，在完全宇宙学框架下研究盘状星系的形成。我们对控制气体如何转化为恒星的主要子网格过程以及超新星反馈的耦合效应进行了广泛的参数研究。我们认为，先前尝试形成盘状星系之所以失败，是因为普遍采用了强反馈与高恒星形成效率相结合的策略。除非在超新星爆发期间向星际介质注入极端大量的能量，否则这些恒星形成参数会导致以核球为主的S0/Sa星系，因为恒星形成在红移z~3时效率过高。我们表明，低效率的恒星形成能更准确地模拟亚秒差距尺度的物理过程，尤其是在高红移时。我们强调了成功形成具有标长r_d=4-5 kpc、平坦旋转曲线以及核球与盘面比B/D~1/4的延展盘状星系。我们不仅解析了一个类似银河系的旋涡星系的形成过程，还观测到了盘面在形成伪核球时的长期演化。盘面的性质与观测结果吻合良好，并且与测光和重子塔利-费希尔关系、肯尼卡特-施密特关系以及观测到的旋涡星系角动量含量兼容。我们得出结论，在星系形成模拟中，底层的小尺度恒星形成物理学所起的作用比先前认为的更大。