Illustris 模拟中 z=2 处大质量致密星系的形成

已发现高红移处的大质量宁静星系比本地宇宙中相似质量的星系致密得多。这些致密星系如何形成尚待确定，不过已提出若干前身星族。本文利用 Illustris——一套流体动力学宇宙学模拟，其体积足够大以包含稀有天体，同时能分辨星系的内部结构——研究此类星系的形成过程并量化其组装历史。我们从模拟中在 z=2 处选出大质量（约 10^11 太阳质量）且致密（恒星半质量半径 < 2 kpc）的星系。在 Illustris 套件中，我们发现这些量并未完全收敛，但对于我们的目的而言是合理可靠的。所得星系群主要由宁静星系组成，但也发现若干恒星形成中的致密星系。模拟的致密星系在恒星形成活动和外观上与观测到的星系相似。我们追踪它们在模拟中高红移处的演化，发现形成这些致密星系存在多种途径，主要由两种机制主导：(i) 通常由 z~2-4 间富气主并合触发的剧烈、中心集中的星暴，将星系的半质量半径减小数倍至 2 kpc 以下；(ii) 在宇宙密度高得多的极早期组装；星系形成时即致密并一直保持到 z~2。