星系质量的演化模型以及半解析模型的简并性

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现有的星系形成理论认为星系在暗物质晕中形成并且演化,但对于其中的具体过程并未完全了解。我们将之前以红移0的观测为基础而建立的经验模型应用到较高红移,将红移0.8左右的星系的质量与它们所在的暗物质晕质量直接联系起来。星系质量Mstars与其所在暗物质晕质量Minfall之间的关系Mstars—Minfall由同时拟合VVDS巡天得到的星系质量函数和不同质量区间星系的相关函数限制。其中Minfall为星系最后作为中心星系时刻其所在暗物质晕的质量。我们发现对于低质量暗物质晕,高红移处位于其中的中心星系质量比低红移处的中心星系质量小。对于高质量暗物质晕,高红移处所包含的中心星系比低红移它们所包含的中心星系质量略大。对于所有的暗物质晕,位于其中的卫星星系在高红移都比低红移位于同样质量暗物质晕中的卫星星系质量小。通过同时拟合SDSS和VVDS巡天的观测结果,我们还给出了Mstars-Minfall关系的统一模型。这个模型描述了中心星系的质量随时间的演化。卫星星系的质量则由此星系被吸积并且成为另一个更大结构的子结构时刻的中心星系的Mstars—Minfall关系决定。利用所建立的模型,我们研究了从红移约为0.8的时刻直到今天,星系的质量通过并合过程以及恒星形成过程所引起的增长。从红移0.8到0,质量小于3×1010个太阳质量的星系主要通过恒星形成增长质量。对于较大质量的星系,我们发现从红移0.8以来,仅仅由并合过程引起的质量增长能够使这些星系的质量为今天实际观测到的星系质量的两倍左右,除非卫星星系的质量通过潮汐剥离作用弥散到星系间介质中,或者部分卫星星系的质量由于位于中心星系的外部延展晕部分而未被本地观测考虑进去。我们还同时给出了模型对红移高至3左右的星系质量函数的预言。所得到的结果与最近的观测结果一致。随着观测数据的进一步精确化,我们可以得到更准确的模型,并通过模型对星系质量的演化有更多的了解。此外,我们还对现有半解析模型的简并性进行了研究,指出通过抑制小质量星系中的恒星形成效率可以达到和增加超新星反馈同样的效果,使模型在星系质量函数小质量端的超出得到解决,并且能对高红移星系质量函数以及星系颜色的分布给出和观测更加符合的结果。
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