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天体物理学 > 星系的天体物理学

arXiv:2305.12556 (astro-ph)
[提交于 2023年5月21日 ]

标题: 晕系中重子的角动量标度关系的微小影响

标题: Negligible Effects of Baryons on the Angular Momentum Scaling Relations of Galactic Dark Matter Halos

Authors:S. Michael Fall, Vicente Rodriguez-Gomez
摘要: 在没有重子物质的宇宙学模拟中,星系暗物质晕的比角动量$j_{\rm h}$与质量$M_{\rm h}$之间的关系具有已确立的形式$j_{\rm h} \propto M_{\rm h}^{2/3}$。 这通常被用作理解星系恒星部分的比角动量$j_{\ast}$与质量$M_{\ast}$之间类似关系的起点,这些关系常常通过保留分数$f_j = j_{\ast} / j_{\rm h}$和$f_M = M_{\ast} / M_{\rm h}$相对于相应的晕属性进行重新表达。 一个重要的注意事项是,所采用的$j_{\rm h} \propto M_{\rm h}^{2/3}$关系在原则上可能会因重子物质对暗物质(DM)的引力反作用而被修改。我们通过比较包含重子物质(全物理运行)的IllustrisTNG100和TNG50模拟中的$j_{\rm h}$-$M_{\rm h}$关系及其不包含重子物质的对应关系(DM-only运行)来测试这种可能性。在所有情况下,我们发现形式为$j_{\rm h} \propto M_{\rm h}^{\alpha}$的标度关系,在此处研究的质量和红移范围内,$\alpha \approx 2/3$为$M_{\rm h} \geq 10^{10} \, M_{\odot}$和$0 \leq z \leq 2$。 $\alpha$的值在相同红移下的全物理和 DM 仅运行中几乎完全相同。 重子对$j_{\rm h}$-$M_{\rm h}$关系的唯一可检测影响是归一化略有提高,在$z=0$处提高了 12%-15%,在$z=2$处提高了 5%。 这意味着基于 DM 仅模拟的$f_j$的现有估计值应相应地向下调整。 最后,我们简要讨论了这项工作对星系形成研究的一些影响。
摘要: In cosmological simulations without baryons, the relation between the specific angular momentum $j_{\rm h}$ and mass $M_{\rm h}$ of galactic dark matter halos has the well-established form $j_{\rm h} \propto M_{\rm h}^{2/3}$. This is invariably adopted as the starting point in efforts to understand the analogous relation between the specific angular momentum $j_{\ast}$ and mass $M_{\ast}$ of the stellar parts of galaxies, which are often re-expressed relative to the corresponding halo properties through the retention fractions $f_j = j_{\ast} / j_{\rm h}$ and $f_M = M_{\ast} / M_{\rm h}$. An important caveat here is that the adopted $j_{\rm h} \propto M_{\rm h}^{2/3}$ relation could, in principle, be modified by the gravitational back-reaction of baryons on dark matter (DM). We have tested for this possibility by comparing the $j_{\rm h}$-$M_{\rm h}$ relations in the IllustrisTNG100 and TNG50 simulations that include baryons (full-physics runs) with their counterparts that do not (DM-only runs). In all cases, we find scaling relations of the form $j_{\rm h} \propto M_{\rm h}^{\alpha}$, with $\alpha \approx 2/3$ over the ranges of mass and redshift studied here: $M_{\rm h} \geq 10^{10} \, M_{\odot}$ and $0 \leq z \leq 2$. The values of $\alpha$ are virtually identical in the full-physics and DM-only runs at the same redshift. The only detectable effect of baryons on the $j_{\rm h}$-$M_{\rm h}$ relation is a slightly higher normalization, by 12%-15% at $z=0$ and by 5% at $z=2$. This implies that existing estimates of $f_j$ based on DM-only simulations should be adjusted downward by similar amounts. Finally, we discuss briefly some implications of this work for studies of galaxy formation.
评论: 8页,3图,1表。已接受发表于ApJL
主题: 星系的天体物理学 (astro-ph.GA) ; 宇宙学与非星系天体物理学 (astro-ph.CO)
引用方式: arXiv:2305.12556 [astro-ph.GA]
  (或者 arXiv:2305.12556v1 [astro-ph.GA] 对于此版本)
  https://doi.org/10.48550/arXiv.2305.12556
通过 DataCite 发表的 arXiv DOI
期刊参考: 2023, ApJ, 949, L14
相关 DOI: https://doi.org/10.3847/2041-8213/acd4c3
链接到相关资源的 DOI

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来自: Vicente Rodriguez-Gomez [查看电子邮件]
[v1] 星期日, 2023 年 5 月 21 日 20:12:10 UTC (281 KB)
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