盘状星系形成模拟中的X射线冕

在大质量盘状星系周围存在X射线明亮的气体冕，是冷暗物质宇宙学中星系形成理论的一个长期预测。这一预测几乎没有得到观测支持，普遍存在未探测到的情况，仅对相对少数星系有探测结果，且其光度远低于预期。我们研究了从GIMIC系列宇宙学流体动力学模拟（最近由Crain等人提出）中提取的大样本明亮、盘主导星系的冕性质。值得注意的是，这些模拟再现了X射线光度与K波段光度及恒星形成率的观测标度关系，并且在考虑晕密度结构后，也与盘旋转速度的标度关系相符。模拟星系（具有现实的恒星质量分数）中的大部分恒星形成是由准静力热冕的气体冷却所驱动的。然而，由于在红移z~1-3时熵的显著增加，这些冕比White & Frenk解析模型预测的更弥散、光度更低。恒星形成对低熵气体的移除和超新星的能量注入都导致了熵的增加，但对于晕质量M_200 <~ 10^(12.5) M_sun，后者占主导地位。只有一小部分热气体质量以风的形式流出，但由于其高密度和高金属丰度，它对X射线辐射的贡献不成比例。然而，大部分X射线辐射来自弥散的准静力冕，它为当前盘中的持续恒星形成提供燃料。未来具有高光谱分辨率的深度X射线观测（例如，使用NeXT/ASTRO-H或IXO）应能绘制热气体的速度结构，并检验当前星系形成理论的这一基本预测。