星系的两阶段形成：星系与暗物质晕的协同演化

我们使用 FIRE-2 宇宙学放大流体动力学模拟，研究了银河系大小的星系及其宿主暗物质晕之间的协同演化。我们发现这些星系的形成遵循两阶段模式：早期阶段的特征是热动力学、核球主导结构和阵发式恒星形成；晚期阶段的特征是冷动力学、盘主导结构和稳定恒星形成。这些星系特性的转变时间与宿主晕从快吸积转变为慢吸积的时间相关，表明晕的两阶段组装是驱动星系两阶段形成的潜在机制。动力学热态的物理起源可归结为两种恒星形成模式：一种是散射模式，恒星在与晕快速组装相关的冷气流内的大半径处形成；另一种是集中模式，当晕组装即将放缓时，恒星通过全局自引力气体的剧烈碎裂在小半径处形成。当快速晕组装的停滞和反馈过程对气体的减少消除了这两种模式的条件时，冷气体盘和恒星盘便可以形成。这两种恒星形成模式在宇宙早期星系的结构特性上留下了独特的印记，为 JWST 和未来的观测提供了可供检验的启示。