Illustris 模拟中快速与慢速旋转椭圆星系的起源与演化

使用 Illustris 模拟，我们追溯数千个椭圆星系的演化历史，以明确快速与慢速旋转椭圆星系（FRs 与 SRs）之间的二分法是如何形成的。与 $\textrm{ATLAS}^\textrm{3D}$ 巡天对比，我们表明 Illustris 再现了相似的椭圆星系旋转性质，其由有序旋转程度 $\lambda_\textrm{R}$ 量化。在低质量（$M_{\rm *} < 10^{11} M_{\rm \odot}$）椭圆星系（形成 FRs 的平滑分布）与高质量星系（$M_{\rm *} > 10^{11.5} M_{\rm \odot}$）（大多为 SRs）之间存在明显的区分，这与观测一致。我们发现 SRs 气体极贫、金属丰度高且颜色偏红，而 FRs 通常气体更富且仍在恒星形成。我们提出椭圆星系天然起始为 FRs，并随着质量增长失去自转而成为 SRs。虽然在 $z = 1$ 时，SRs 与 FRs 的前身几乎无法区分，但其后的并合与恒星形成历史存在差异。我们发现主并合往往破坏星系自转，尽管在极少数情况下可导致自转增加。富气体与贫气体并合的影响之间未发现显著差异，且小并合的数量似乎与星系自转相关性很小。在主并合之间，主要为富气体的低质量椭圆星系倾向于通过吸积气体和恒星恢复其自转。对于 $M_{\rm *}$ 高于 $\sim 10^{11} M_{\rm \odot}$ 的星系，此趋势逆转；星系仅保持或稳步失去其自转。更频繁的并合，加上无法重获自转，导致大质量椭圆星系失去大部分有序旋转并从 FRs 转变为 SRs。