什么塑造了星系质量函数？探究超新星驱动风与 AGN 的作用

观测到的恒星质量函数（SMF）与 $\Lambda$-CDM 预测的晕质量函数有很大不同，人们普遍认为这是由于超新星和黑洞的能量反馈所致。然而，这种反馈的强度和形式尚不清楚。在本文中，我们使用唯象模型 GALFORM 来探讨星系形成如何依赖于反馈的强度及其对晕质量的依赖关系。我们关注“排出”模型，其中风质量负载 $\beta$ 正比于 $1/\vdisk^n$，$n=0,1,2$，并将这些模型与成功的 Bower et al. 2008 模型（B8W7）进行对比。一个关键进展在于，我们的代码显式地考虑了随着系统晕质量（从而引力势）的增加而被排出的气体的重新俘获。我们发现，具有中等风速但高质量负载的模型能够匹配 SMF 的平坦部分。当与 AGN 反馈结合时，该模型很好地描述了 $10^9 h^{-1} M_{\odot}$ 以上的观测 SMF。然而，在排出模型中，最亮的星系比在 B8W7 中组装得更晚，且星系的比恒星形成率随恒星质量的减小而强烈下降。排出模型还倾向于在 $z=1-3$ 时由低质量星系主导宇宙恒星形成密度，而在低红移时由高质量星系主导。这些趋势与观测数据相冲突，但该对比也凸显了 B8W7 模型的一些缺陷。本文中的实验为我们提供了关于反馈过程对星系形成历史影响的重要物理见解，但 B8W7 所采用的强烈依赖于质量的反馈似乎仍能对观测宇宙提供最有前景的描述。