冷暗物质晕中气态星系盘的垂向结构

我们研究了嵌入在冷暗物质（CDM）晕中的、多方过程 $P\propto \rho^\Gamma$ 的、离心支撑的气态盘的垂向结构。在固定半径 $R$ 处，垂向密度轮廓的形状仅微弱地依赖于盘是自引力（SG）还是非自引力（NSG）的。盘的厚度，在NSG情况下由中平面声速和圆周速度 $(c_s/V_c)R$ 决定，在SG盘中由声速和面密度 $c_s^2/G\Sigma$ 决定，且小于这两个尺度中的任何一个。SG盘通常是Toomre不稳定的，而NSG盘是稳定的。在具有大致平坦圆周速度曲线的CDM晕中的指数盘通常会向外“耀斑”。对于EAGLE模拟的多方状态方程，如果完全是气态的，质量和尺寸匹配观测约束的盘在 $M_d< 3\times 10^9\, M_\odot$ 时是稳定的（NSG），在更高质量时是不稳定的（SG）。我们使用一组理想化的SPH模拟测试了这些解析结果，并发现了极好的一致性。我们的结果阐明了引力软化对模拟盘厚度以及径向不稳定性开始的作用。EAGLE低质量盘是非自引力的，因此软化对其垂向结构没有影响。另一方面，高质量盘预计是自引力且不稳定的，除非引力被很好地分辨，否则可能被人为地增厚和稳定。具有足够高空间分辨率以不损害盘垂向结构的模拟也能分辨其不稳定性的开始，但反之则不然：分辨不稳定性并不保证垂向结构被分辨。