[论文解读] How `heredity' and `environment' shape galaxy properties

G. De Lucia|arXiv (Cornell University)|Nov 10, 2006

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena被引用 3

一句话总结

本文研究了星系属性如何由内在的'遗传'（初始条件与并合历史）和外在的'环境'（宇宙结构中的位置与吸积历史）共同决定。基于宇宙学模拟的半解析模型表明，星系团中星系年龄、金属丰度和颜色梯度的形成源于早期晕团组装与渐进式环境抑制的共同作用，中心星系因更早吸积和更长时期的恒星形成抑制而显得更老、金属丰度更高。

ABSTRACT

In this review, I give a brief summary of galaxy evolution processes in hierarchical cosmologies and of their relative importance at different masses, times, and environments. I remind the reader of the processes that are commonly included in modern semi-analytic models of galaxy formation, and I comment on recent results and open issues.

研究动机与目标

• 区分初始条件（'遗传'）与环境过程（'养育'）在宇宙时空中塑造星系属性的相对作用。
• 量化星系演化如何依赖于暗物质晕的质量组装历史与空间环境（如星系团中心与外围）的关联。
• 评估并合历史与吸积时间对恒星群体属性（如年龄、金属丰度与颜色）的影响。
• 通过强调吸积历史与晕团组装偏移的重要性，评估传统以星系团中心为基准的研究的局限性。
• 提供一个利用并合树与环境依赖的物理过程解释观测中星系群体趋势的框架。

提出的方法

• 基于高分辨率N体模拟的层次结构形成模拟，采用星系形成的半解析模型。
• 利用并合树追踪星系的前身历史，将'有效前身星系数量'作为并合活动的代理指标。
• 整合盘不稳定性、并合与活动星系核反馈等物理过程，以在不同环境中模拟星系演化。
• 分析星系属性（年龄、金属丰度、颜色、质量）随星系团中心距离与吸积红移的变化，以分离环境效应。
• 比较包含与不包含盘不稳定性通道的模型，评估其对星系核球形成与星系形态的影响。
• 利用晕质量函数与吸积历史，将星属性与暗物质晕组装的时间与环境联系起来。

实验结果

研究问题

• RQ1 星属性（如年龄、金属丰度与颜色）在多大程度上由初始条件（遗传）决定，又在多大程度上由环境过程（养育）决定？
• RQ2 在层次模型中，前身星系数量（有效并合数量）如何随最终星系恒星质量变化？
• RQ3 吸积历史在塑造大质量星系团中星属性径向梯度方面起什么作用？
• RQ4 星系属性的环境趋势如何与宿主暗物质晕的组装红移相关联？
• RQ5 晕属性（如浓度与角动量）在多大程度上依赖于大尺度环境？这种依赖关系如何影响星系演化？

主要发现

• 更高质量的星系具有更高的有效前身星系数量，表明其通过更显著的并合事件形成，且该数量随质量增加而上升。
• 位于大质量星系团中心的星系，平均而言比外围星系更老、更富金属、颜色更红，这主要归因于更早的吸积与更长时间的环境抑制。
• 星属性的径向趋势部分源于质量分离，但也源于中心星系更早被吸积，从而经历了更长时期的恒星形成抑制。
• 晕属性（如浓度与角动量）表现出环境依赖性，高密度区域更倾向于早期形成与更多次主要并合，从而在星系演化中留下印记。
• 星系的吸积红移与其当前的星系团中心距离强相关，支持环境通过时变过程塑造星系演化的观点。
• 尽管并合树分支众多，但仅有少数大质量前身星系对最终星系质量有显著贡献，凸显了主要并合在星系组装中的主导作用。