一个模拟银河系质量星系的恒星盘结构与动力学演化

我们利用来自真实环境反馈项目的一个银河系质量星系的宇宙学缩放模拟，研究其结构、年龄和金属丰度梯度以及动力学演化。在该模拟中，年龄大于 6 Gyr 的恒星形成于混沌、爆发式的模式，到 z=0 时具有最大的垂直标高（1.5–2.5 kpc），而年龄小于 6 Gyr 的恒星则形成于相对平静、稳定的盘面。垂直标高在所有半径处均随恒星年龄增大而增加，原因在于：(1) 形成更早的恒星在“诞生”时就更厚；(2) 恒星在形成后经运动学加热达到更厚的分布。相同年龄的恒星在外盘比在内盘更厚（翘曲）。这些导致了正的垂直年龄梯度和负的径向年龄梯度。径向金属丰度梯度在中平面为负，在较大盘面高度 |Z| 处变平，并在 |Z|~1.5 kpc 以上转为正值。垂直金属丰度梯度在所有半径处均为负，但在较小半径处更陡。这些趋势与银河系中的观测大致相符，并可从年龄梯度得到自然理解。垂直恒星密度分布可由两个成分很好地描述，其标高分别为 200–500 pc 和 1–1.5 kpc。厚成分是年龄大于 4 Gyr 的恒星混合体，它们通过多种机制组合形成。我们的结果还表明，即使在有强恒星反馈的情况下，宇宙学模拟中也有可能形成薄盘。