TNG50星系的质量-形态关系

我们使用天体物理模拟 TNG50 来研究星系质量-形态关系，这一关系通过测量模拟星系恒星组成的旋转支撑度来衡量。对于具有星质量 $8<\log(M_{*}/M_{\odot}) < 11$ 的孤立星系，旋转支撑随 $M_*$ 增加，从由各向同性球形矮星系支撑，到拥有突出旋转支撑盘面的大型星系。我们的结果表明，这一相关性源于 TNG50 星系中星形成空间分布的差异，这种形成主要发生在两个 distinct 区域：一个未分辨的、非旋转的中心质子块 $(r \lesssim 1~\mathrm{kpc})$ 和一个旋转支撑的外围盘面，之间有一个静止的区域。内部质子块随 $M_*$ 减小而变得更加重要；它在矮星系中占据超过 80% 的所有恒星。这解释了为什么矮星系的旋转支撑度低于大型星系，以及为什么所有矮星系的恒星半质量半径与 $M_*$ 无关。它也解释了为什么 TNG50 中的矮星系似乎发生外向内的星形成，原因是主导的内部质子块的星形成逐渐向内移动。TNG50 星系中星形成的质子块-盘面分离很可能是数值性的。内部质子块是通过低角动量气体的积累形成的，其支撑来自于防止人工碎片化的方程状态。TNG50 中实现的解耦风反馈有助于保持质子块，但会破坏其周围盘面的形成。这阻碍了大小不 substantially 大于质子块的（矮）星系盘面的形成，但对更大尺寸的盘面（更大型系统）影响不大。我们的结果表明，在解释 TNG50 星系形态如何取决于星质量，或解释星系尺寸如何演化时，尤其是在矮星系端应持谨慎态度。