原子氢-暗晕质量关系的物理驱动因素

我们使用半解析星系形成模型 SHARK，研究了在 $0\leq z \leq 2$ 范围内决定 HI-暗晕质量关系形状、散布和演化的物理过程。我们将 SHARK 与观测导出的 HI 聚类和 HI-暗晕质量关系谱叠加进行了比较，发现前者与观测高度吻合，而后者在 $M_{\rm vir}\approx 10^{12-13} M_{\odot}$ 处显示 SHARK 中的 HI 不足，但在该质量阈值上下均表现出极好的一致性。在 SHARK 中，我们发现 HI 质量随暗晕质量增加，直至临界质量 $\approx 10^{11.8} M_{\odot}$；在 $\sim 10^{11.8}-10^{13}M_{\odot}$ 之间，该关系的散布增加了 0.7 dex，且平均而言 HI 质量随暗晕质量增加而减少；当 $M_{\rm vir} \geq 10^{13} M_{\odot}$ 时，HI 含量随暗晕质量继续增加。我们发现 $\approx 10^{12} M_{\odot}$ 的临界暗晕质量主要由活动星系核（AGN）反馈决定，且该质量附近 HI-暗晕质量关系的确切形状和散布对 AGN 反馈的建模方式极为敏感，而其他物理过程的作用较小。我们确定了导致 HI-暗晕质量关系散布的主要次要参数，即 $M_{\rm vir}\leq 10^{11.8} M_{\odot}$ 时的暗晕自旋参数，以及 $M_{\rm vir}\geq 10^{13} M_{\odot}$ 时子结构对总暗晕质量的贡献比例。$10^{11.8}<M_{\rm vir}<10^{13} M_{\odot}$ 之间的散布最好由中心星系黑洞与恒星质量之比来描述，反映了 AGN 反馈的相关性。我们提出了一个数值模型，仅基于在此类模拟中可测量的暗晕参数，在 $0\leq z \leq 2$ 范围内将 HI 填充到纯暗物质模拟中。