星系形成的玩具模型与数值模拟对比
宇宙学与河外天体物理
2015-06-15 v2
摘要
我们描述了用于星系形成最活跃阶段（z > 1）关键过程的简单实用玩具模型，并针对一组高分辨率流体宇宙学模拟中 z = 4-1 的大质量星系的典型行为，测试了这些近似表达式。我们特别探讨了以下演化过程：(a) 基于 EPS 近似，从宇宙网流入星系晕的总质量流入率；(b) 重子流穿透至星系内部的情况；(c) 盘的大小；(d) 在质量守恒和普适恒星形成定律约束下，星系内隐含的稳态气体含量和恒星形成率（SFR）；(e) 利用能量守恒和自调节 Q ~ 1 剧烈盘不稳定性（VDI）推导出的盘内流向中心核球和黑洞的流入率；以及 (f) 盘和核球中隐含的稳态。这些玩具模型为模拟星系的行为提供了有用的近似。我们发现：(a) 流入率与质量成正比，且与 (1+z)^5/2 成正比；(b) 在 z = 4-2 时，穿透至内晕的比例约为 50%；(c) 盘半径约为维里半径的 5%；(d) 星系达到稳态，其 SFR 遵循进入星系的吸积率；(e) 存在强烈的穿过盘的气体流入，其量级与 SFR 相当，符合 VDI 的预测；(f) 星系趋向于稳态，其中核球质量与盘质量相当，由 SFR、外流和盘内流消耗的气体由新鲜吸积补充。鉴于与模拟结果的一致性，这些玩具模型有助于用简单的术语理解复杂现象，并进行粗略估算。
引用
@article{arxiv.1303.3009,
title = {Toy Models for Galaxy Formation versus Simulations},
author = {A. Dekel and A. Zolotov and D. Tweed and M. Cacciato and D. Ceverino and J. R. Primack},
journal= {arXiv preprint arXiv:1303.3009},
year = {2015}
}
备注
Resubmitted to MNRAS after responding to referee's comments; Revised figures