IllustrisTNG 模拟中星系的光学形态：与 Pan-STARRS 观测的比较

我们从 IllustrisTNG 与原始 Illustris 流体动力学宇宙学模拟生成了约 27,000 个星系的合成图像，旨在匹配 Pan-STARRS 对 $z \approx 0.05$ 处 $\log_{10}(M_{\ast}/{\rm M}_{\odot}) \approx 9.8$-$11.3$ 星系的观测。我们大多数合成图像由 SKIRT 辐射转移代码创建，包含尘埃衰减与散射效应，并直接在模拟自身所用的 Voronoi 网格上执行辐射转移。我们用新开发的 $\tt{statmorph}$ 代码分析了合成与真实 Pan-STARRS 图像，该代码计算非参数形态诊断——包括 Gini-$M_{20}$ 与集中度-不对称性-平滑度（CAS）统计量——并进行二维 S\'ersic 拟合。总体而言，我们发现 IllustrisTNG 星系的光学形态与观测吻合良好，且相较原始 Illustris 模拟有实质性改进。特别地，Gini-$M_{20}$ 图的位置与由观测推断的一致，而本工作考虑的所有形态、尺寸与形状参数的中位趋势随恒星质量的变化落在观测趋势的约 1$\sigma$ 散度内。然而，IllustrisTNG 模型在一些更严格的检验上存在困难，例如产生强形态-颜色关系。这导致红盘与蓝球状体比例较观测略高。类似地，形态-尺寸关系存在问题：虽然观测显示固定恒星质量下盘往往比球状体更大，但 IllustrisTNG 中不存在此种趋势。