层级结构下的基本平面

背景。基本平面(FP)关系以及早型星系(ETGs)在FP投影中的分布,在星系通过并合与恒星形成事件成长的层级框架下难以解释。目的。我们在此希望表明,FP及其投影均可由位力定理(VT)与一条新的时间依赖关系自然导出,该关系描述了光度与恒星速度弥散度在星系演化过程中的变化。此关系具有Faber-Jackson(FJ)关系的形式但物理含义不同:新关系为 $L = L'_0(t) \sigma^{\beta(t)}$,其系数 $L'_0$ 与 $\beta$ 随时间变化,且在不同天体间可有显著差异,这与由 $L - \sigma$ 平面拟合所得系数不同。方法。我们结合VT与 $L = L'_0(t) \sigma^{\beta(t)}$ 定律,推导出FP及其投影作为 $\beta$ 与 $L'_0$ 函数的方程;进而由二者结合导出FP作为 $\beta$ 函数的表达式以及 $\beta$ 与 $L'_0$ 的解。结果。我们证明,ETGs在FP及其投影中的观测性质可用 $\beta$ 与 $L'_0$ 的变化来理解。这两个参数加密了星系跨越宇宙纪元的演化历史,并决定了FP及其投影未来的形态。利用当前纪元各星系的 $\beta$ 与 $L'_0$ 解,我们导出FP(及FJ关系)的系数,并表明文献中拟合所得系数源于各星系单独FP系数的平均。此外,我们表明 $\beta$ 的变化自然解释了FP投影中观测到的弯曲以及排除带(Zone of Exclusion)的正确位置。