理解模拟宇宙中暗星系的形成与演化

我们利用IllustrisTNG宇宙学流体动力学模拟研究暗星系的形成与演化。我们首先通过恒星与总质量比$M_* / M_{\text{tot}}$小于$10^{-4}$来识别暗星系，这区别于$M_* / M_{\text{tot}} \geq 10^{-4}$的亮星系。然后，我们选择暗物质晕质量约为$\sim 10^9 \, h^{-1}$$\rm M_{\odot}$的星系以保证质量完备性，并将其物理性质与亮星系进行比较。我们发现在当前纪元（$z=0$），暗星系主要位于没有恒星形成气体的空洞区域。我们还发现暗星系往往比亮星系具有更大的尺寸和更高的自旋参数。在早期宇宙中，暗星系和亮星系在自旋分布和局部环境估计上表现出微小差异，并且随着它们的演化，两个样本之间的差异变得更加显著。我们的结果表明，暗星系倾向于最初在密度较低的区域形成，并且由于宇宙再电离的加热以及与包含恒星的其他系统之间很少发生相互作用和并合，因而无法形成恒星，这与亮星系不同。这项基于数值模拟的研究可以为在观测中验证暗星系候选体以及约束星系形成模型提供重要线索。