IllustrisTNG 模拟中低表面亮度星系的形成

我们利用 IllustrisTNG 项目的流体宇宙学模拟 TNG100 探索低表面亮度星系 (LSBGs) 的性质，在 $z=0$ 处选取了一个跨越广泛恒星质量范围 ($M_{\ast} = 10^{9}$-$10^{12}$ M$_\odot$) 的 LSBGs 样本 ($r$ 波段有效表面亮度 $\mu_r > 22.0$ mag arcsec$^{-2}$)。我们发现所有恒星质量范围内均存在 LSBGs，但它们在 $M_{\ast} < 10^{10}$ M$_\odot$ 时尤为普遍。我们表明，LSBGs 的恒星比形成率与高表面亮度星系 (HSBGs) 相比并无显著差异，但作为一个群体，LSBGs 系统地比 HSBGs 质量更小且更延展，并倾向于根据运动学判据显示出晚型形态。在固定恒星质量下，我们发现容纳 LSBGs 的暗晕系统地比容纳 HSBGs 的暗晕质量更大，且具有更高的重子比例。我们发现，与 HSBGs 相比，LSBGs 具有更高的恒星比角动量和暗晕自旋参数值，这与先前的研究结果一致。我们追溯了这些物理量随时间的演化，发现容纳 LSBGs 和 HSBGs 的暗晕的自旋参数在 $z \sim 2$ 处表现出明显的分叉，这导致了其他性质（如星系角动量和有效半径）的演化轨迹出现类似的分离，最终形成了在 $z =$ 0 处观测到的值。LSBGs 中较高的恒星比角动量和暗晕自旋值似乎是其延展性质的原因，阻止了物质坍缩到星系的中心区域，也导致 LSBGs 在其中心容纳质量较小的黑洞。