星系中恒星增长的半解析模型

国内lamost服务器上的镜像站地址为 http://astroleaks.lamost.org 目前我们已经开放新用户注册,如果发现wordpress.com 站点不能访问的情况,大家可以直接去镜像站点访问;此外, 我们将尝试提供一个答疑区. 如有需要被解答的科学或者软件问题, 您可以在任意帖子回复中提出您的问题, 我们会把这些问题归类放在这个专门的答疑区里面, 等达人回复解答并定期整理; 最后多谢大家的支持)

标题:The Growth of Galaxy Stellar Mass within Dark Matter Halos
作者:Idit Zehavi, Santiago Patiri, Zheng Zheng
论文索引:arXiv:1104.0389
编辑供稿:侯磊(中国科学技术大学)

背景介绍

本文讨论的内容是属于“宇宙大尺度结构形成与星系形成演化”这样一个领域。在此我强烈推荐一本这个领域的参考书:莫厚俊2010年的新书,Houjun Mo, Frank van den Bosch, Simon White, 2010, Galaxy Formation and Evolution, Cambridge University Press。书中理论和观测的内容都很翔实,包含了许多新近的研究成果,对这方面感兴趣的人应该可以从中获益良多。

首先介绍一下简单宇宙大尺度形成和星系形成演化的一些简单的物理图像。这一物理过程的初始条件就是早期宇宙密度场(包括暗物质和重子物质,本文中暗物质均特指非重子暗物质)中形成的原初扰动(primordial perturbation),这种原初扰动现在一般认为是暴涨形成的。由于Jeans不稳定性,暗物质会在自引力作用下坍缩,这就是密度涨落的增长。重子物质和光子退耦后,也会落入暗物质形成的势阱里。暗物质增长到一定程度可以形成暗物质晕(dark matter halo),而重子物质则形成星系这样的结构。较小的暗晕可以通过吸积和并合形成质量更大的暗晕,这就是所谓的等级成团(hierarchical clustering)模式,星系也随着其居住的暗晕的演化而发生演化。图1中描述了所谓“并合树”(merger tree)的一个例子,给出了一个暗晕的并合历史,其中树干代表最后生成的暗晕,“分支”代表不同的前代暗晕(progenitor),支干的粗细代表不同的质量。

图1. 星系演化的并合树示意图

我们考虑这样一个问题:现在(z~0)的暗晕中的中心星系,其中的恒星成分是如何在这种等级成团模式中增长的?我们可以把恒星成分的来源分成四个部分:第一个部分是在更早的红移处(比如z~1)>已经出现在该星系的前代中心星系中的部分,可以通俗地比喻成是从祖上继承下来的部分;还有两个部分是在z~1到z~0之间分别从卫星星系和较小的前代中心星系中并合而来的,可以比喻成通过吞并其他家族财产而来的那部分;最后还有在z~1到z~0之间新形成的恒星,可以比喻成新近盈利得到的这部分。

本文就是通过半解析模型(semi-analytic modeling,SAM)来研究中心星系的恒星成分与其居住的暗晕质量的关系。所谓半解析模型,就是在已有的暗物质N体模拟的基础上,加进去一些暗晕与星系形成演化的解析模型来描述动力学摩擦、潮汐作用等物理过程,这些解析模型通常包含一些自由参数,这些参数可以通过与观测或模拟来得到限定。本文是在Millennium Simulation(很霸气的名字……)的基础上,分别利用MPA和Durham两种不同的半解析模型来进行研究。

半解析模型的一些结果:

1、如图2 所示, 恒星形成效率(SFE,在这里定义为恒星形成率和重子物质质量比值 SFR/Mb)与其居住暗晕的质量的关系:z~0时的 SFE 比 z~1 时更大,但峰值暗晕质量更小。这也就是所谓的downsizing现象,即大质量暗晕(从而意味着大质量星系)在高红移时形成恒星,而现在的大多数恒星形成发生在小质量暗晕(小质量星系)中。

图2. z~1和z~0的平均恒星质量之比随暗晕质量的函数关系

2、从图3. 可以看出, 平均恒星质量与其居住暗晕的质量的关系在z~0与z~1的结果形状类似。图3 中下面部分给出了z~1和z~0的平均恒星质量之比随暗晕质量的函数关系,可以看出该比率随暗晕质量增加大致有一个先增加再减小的趋势。

图3. 平均恒星质量与其居住暗晕的质量的关系

3、恒星成分的上述四种来源的比例随暗晕质量的关系:图4. 中A以下的部分代表z~1时前代中心星系中已有的恒星成分,A和B之间的部分代表来自较小的中心星系的成分,B和C之间的部分代表来自卫星星系的成分,C以上的部分代表来自新的恒星形成的部分。明显可以看出,小的暗晕中来自z~1以后的恒星形成的部分很多,而大的暗晕来自新近恒星形成的部分就很少。此结果同样体现了downsizing现象。

图4. 恒星成分的四种来源的比例随暗晕质量的关系

本文还把半解析模型的结果同之前的一个利用理论模型处理DEEP2和SDSS数据得到的结果(Zheng, Coil & Zehavi, 2007)进行了比较,详细结果在这里就不详细介绍了,有兴趣的读者可以阅读原文第四节的部分。

延伸阅读:

  • 莫厚俊《星系形成与演化》一书的简介
  • Millennium Simulation的wikipedia词条
  • Millennium Simulation的2005年Nature文章
  • Millennium Simulation II的文章
  • 一篇关于SAM的综述文章
    • 分享到:

    26 Replies to “星系中恒星增长的半解析模型”

    1. Squirrel et al.

      To me apparently the most important part of the paper is the comparison between SAM models and their previous phenomenological paper, which is more closely related to actual observations. The figures here are *extremely* misleading if you intentionally avoid the comparison part, as SAM can be guaranteed to be wrong on this level, which is also why the author claimed in the abstract that the phenomenological approach should serve as a guideline for the SAM efforts while the SA models are merely *important*.

    2. 快乐中微子

      I 用lcdm玩星系形成感觉像只用引力研究恒星演化.
      II Simon White 在其最近参撰写的新书Galaxy Formation and Evolution第13章Elliptical Galaxies 中,关于2种星系形成方式的叙述中,monolithic scenario 的最新文献是Martinelli et al. 1998, Hierarchical scenario 最新文献是Li et at 2008. 三种假设可能导致这个局面,1 monolithic scenario 彻底被淘汰,2 Simon White 对星系形成了解不够。 3 Simon White 存在偏见。 任何人就算不了解星系形成研究的现状,你细读此书也会排除前2个假设。

      III LCMD ? Local-Group tests of dark-matter Concordance Cosmology: Towards a new paradigm for structure formation :http://arxiv.org/abs/1006.1647

      • 快乐中微子

        另外图1 太老了。 那只能说是dark matter 的演化图,而不能是星系的演化图。 据我所知,就算是 最新的SAM 考虑lefeedback, 到现在为止也没解决 lumoinosity founction和mass funxcion, 更不用说单个星系的特征。。。

        • Hou, Lei

          恩,图1是比较老……不过也算是比较经典的图了,给出了merger tree的基本图像。至于图片说明上说是“星系演化的并合树”这应该是编辑错误。图片的说明是本站编辑加的,不是我写的时候加的……

          • ZhiyuZhang

            对不起. 这个是我的错. 我对这个方向不是很熟悉, 编辑的时候想加个图的说明就写成”星系演化的并合树”了. 很抱歉. 已修改成 “暗物质的演化示意图”

        • Cheng Li

          Firefox 7.0.1 MacIntosh

          “据我所知,就算是 最新的SAM 考虑lefeedback, 到现在为止也没解决 lumoinosity founction和mass funxcion, 更不用说单个星系的特征。。。”

          最新的SAM(Guo et al. 2011)对低红移星系的的mass function和luminosity function与SDSS观测很好。

          • 快乐中微子

            Firefox 7.0.1 Windows 7

            限制某段红移处的某个波段的数据,根本不需要最新的模型,10年前就能做到。

            另外 Guo et al. 2011 (2011MNRAS.413..101G) abstract 最后是这么写的》
            Our model predicts a larger passive fraction among low-mass galaxies than is observed, as well as an overabundance of ˜1010 Msun galaxies beyond z˜ 0.6. (The abundance of ˜1011 Msun galaxies is matched out to z˜ 3.) These discrepancies appear to reflect deficiencies in the way star formation rates are modelled.

            不知道你说的符合的很好指的是他们的那张图?

            • Cheng Li

              Firefox 7.0.1 MacIntosh

              我说的是低红移,一般指0.5以下,0.5-1是中等红移,1或1以上为高红移。当然没有统一规定,只是习惯说法。

              “不知道你说的符合的很好指的是他们的那张图?”
              我指他们的图7。

              “限制某段红移处的某个波段的数据,根本不需要最新的模型,10年前就能做到。”
              再次表示不敢苟同。十年前的数据基本是限于低红移,那时候的星系形成模型对于光度函数或质量函数的低端和高端都是高估的,就是所谓的over-cooling问题,在小质量暗晕和大质量暗晕里的气体冷却过快,导致产生过多的星系。为克服这些困难,大家首先想到超新星反馈可以有效抑制小质量暗晕中的气体冷却。到了2005年前后,活动星系核的反馈被引入以抑制大质量暗晕中的过度冷却问题。因此那时候的模型可以“大致”重现观测的低红移的光度函数。最近几年的模型只要致力于在小质量端做得更好,比如调整超新星能量反馈的效率和改进大质量暗晕中的气体剥离过程等。

      • Hou, Lei

        其实我也觉得用ΛCDM模型搞星系有太多问题,搞搞大尺度结构就可以了,一考虑星系内重子物质的结构问题一大把。
        至于ΛCDM模型本身,一直以来都有质疑的声音,不过似乎也很难得出完全推翻ΛCDM模型的结论

      • Cheng Li

        Firefox 7.0.1 MacIntosh

        “三种假设可能导致这个局面,1 monolithic scenario 彻底被淘汰,2 Simon White 对星系形成了解不够。 3 Simon White 存在偏见。 任何人就算不了解星系形成研究的现状,你细读此书也会排除前2个假设。”

        不敢苟同啊。最新文献的年代不足为据。我猜你是做理论的,做观测的人是不会做这么草率的推断的。Monolithic scenario的文献止于1998年的真正原因其实很简单,有两个:
        (1)该书成书时间很长,我记得早在2000年前后该书就基本完成,我们那时候都读过电子版本,作者花了十多年修订,其间不断加入新的研究成果和文献。可以想像,做到每一个细节都更新到位是很困难的;
        (2)更重要的,Hierarchical scenario在过去十多年是星系形成的主流模型是不争的事实,并不是某个人的偏见可以左右的。作者着重书写主流研究和侧重于自己感兴趣的话题是无可非议的。即便加上几篇关于monolithic的新文献也没有多少新东西,而Hierarchical却在过去十年有迅速发展,文献止于2008年已经开始陈旧了。

        • 快乐中微子

          Firefox 7.0.1 Windows 7

          书中提到了 重要的观测文章Thomas et al. (2005)
          却没有提 downsizing,特别是chemical downsizing。

          我觉得可以看看下面的文章对于monolithic 获得最新的认识。

          1. When did the Large Elliptical Galaxies Form?
          http://adsabs.harvard.edu/abs/2002ASPC..283..351P
          2. Formation and Cosmic Evolution of Elliptical Galaxies
          http://adsabs.harvard.edu/abs/2003astro.ph..1248D
          3. On the Formation and Evolution of Early Type Galaxies
          http://adsabs.harvard.edu/abs/2007ASPC..374..439C
          4. Formation and evolution of elliptical galaxies
          http://adsabs.harvard.edu/abs/2002MNRAS.335..335C
          5. Photochemical evolution of elliptical galaxies – I. The high-redshift formation scenario
          http://adsabs.harvard.edu/abs/2004MNRAS.347..968P
          6. Are dry mergers of ellipticals the way to reconcile model predictions with downsizing?
          http://adsabs.harvard.edu/abs/2008arXiv0805.0793P

          • Song Huang

            Opera 11.52 MacIntosh

            对于椭圆星系,其早期形成的一个很重要过程可能是早期的快速耗散坍缩过程,这个应该是没错的,但是想只用monolithic坍缩解释我们目前观测到的椭圆星系,肯定是不行的,这几篇Pipino的文章很明显的是在从化学演化的角度解释Push他们自己的模型,换句话说,就是回避了很多观测上的问题,比如临近椭圆星系深场观测揭示出的tidal feature频率之高,大质量ETG中的动力学成分的复杂程度,球状星团的金属丰度和运动学,中心恒星质量密度分布,对Lensing星系的暗物质轮廓模型拟合给出的结果,尤其是质光比也表明,即便考虑上早期坍缩和Major Gas-rich Merger等所有的耗散过程,都不能解释大质量椭圆星系,必须有相当显著的质量贡献来自非耗散过程,这个可以等待Princeton的Cen,Ostriker,Laskner等人的最新工作结果,想用一个有很多问题的模型来解释另一个有问题的模型

            公平的说,我个人对SAM的能力,包括最新的Guo et al. 2011的工作,觉得应该谨慎的看待,但是,我知道的是,这些个化学演化模型的问题更多,抛开星系不谈,先从球状星团金属丰度和化学增丰历史的模型做开去,到讨论临近矮星系,现有的模型问题都很多,真正用到解释星系演化问题上,我更加不看好

            • 快乐中微子

              Firefox 7.0.1 Windows 7

              我没有说monolithic是完全正确的。
              我只是觉得一本教科书级别的专著应该提及一些最新文献。而不是一种模型更新到1998年,一种更新到2007年.

              关于星系化学演化模型,这里只说一句。此模型存在且活跃的时间比宇宙学数值模拟长得多 (例如开山之作 Tinsley 1974 到最近一集大成之作 Piovan 2011)。

              希望有人可以专门写一个博文介绍(质疑)化学模型,我非常愿意参与讨论。

            • Cheng Li

              Firefox 7.0.1 MacIntosh

              关于对SAM的看法,我个人感觉目前学界有一些误解和偏见,有的过于迷信该模型,有的则抨击过甚。以下是我的一些浅见。

              首先要将SAM与HOD和化学演化模型区别开来。
              (1)HOD,即“暗晕占据数”模型,本质上是一个统计模型,即从统计上描述星系与暗物质晕的联系,模型的参数主要通过观测的星系的密度(abundance,光度函数或质量函数)和空间成团性(clustering)来确定,目前的HOD还没有考虑暗晕子结构和宇宙学演化,但已有人开始往这个方向做。
              (2)化学演化模型,顾名思义,着重的是“演化”,用已知的知识构建一组方程,描述某一类星系从初始状态(不管它如何形成的)开始,其内部的气体、星族和化学丰度等如何随时间变化,有的只考虑孤立演化(闭盒子模型),有点还考虑气体内流和外流等。模型的参数主要通过观测的各种标度律(scaling relations)来限制,比如“mass-metallicity relation”、”mass-size relation“等。
              (3)SAM,即半解析模型,则侧重于从物理上了解星系在宇宙学框架下的形成以及演化。这个过程分为两步。首先要承认(或假设)星系在暗物质晕中形成,暗物质晕的形成和演化由N-body数值模拟。然后在此基础上考虑重子物质,由两种做法,一个还是做数值模拟(流体动力学模拟+N-body模)拟,另一个是用函数的形式描述重子物质的各种物理过程(气体冷却、激波加热、恒星形成和反馈、黑洞吸积和反馈等),这就是半解析模型。

              因此,这三种模型的目的和侧重点都不同,比较它们的好坏无异于拿苹果和橘子相比较,没有意义。

              当前的SAM无疑是有很多问题的,最大的问题是模型的自由参量太多,且有很强的简并。这其实反映了“星系形成”作为一个学科还处在非常早期的阶段。宇宙学和恒星物理都曾有过这样的阶段。目前我们对重子物理过程的认识十分匮乏,由于对许多过程认识不清,模型里只好引入许多假设和自由参量。观测上还需很多年的努力,随着观测的逐步积累,对SAM的限制也会越来越好。

              因此,在我看来,SAM作为星系形成的一个基本框架(或考虑方向)是成功的(除非其基本假设被证明错误——即星系并不一定只在暗物质晕中形成),但对于当前任一个具体的模型(由当前观测得到的一组具体的模型参数)而言,都必须谨慎看待。另外,虽然我们不能说某一个模型正确与否,但调整模型参数的过程本身却能帮助我们了解各种物理过程对星系的定量的影响。

              最后,关于HOD和SAM的关系,个人基本赞同本博文介绍的Zehavi et al.的观点,即HOD给出的统计结果有助于改进SAM。事实上,HOD开始考虑子结构和演化,发展到最后很可能变成一种类似于SAM的模型了。

              以上都是个人的感受,我知道有些观点不是每个人都同意的:)

            • Cheng Li

              Firefox 7.0.1 MacIntosh

              “关于星系化学演化模型,这里只说一句。此模型存在且活跃的时间比宇宙学数值模拟长得多 (例如开山之作 Tinsley 1974 到最近一集大成之作 Piovan 2011)。”

              我不想比较SAM和化学模型,原因已经说了。不过提醒一下,SAM的最初思想是在1976和1978年间由Ostriker和White & Rees等人提出的。但那是的巡天观测(Lick catalogue)和宇宙学模拟刚刚起步,并且那时候宇宙学模型尚未敲定,大家都在用这些数据限制宇宙学。直到90年代中后期,宇宙学模拟达到一定的精度,冷暗物质宇宙学基本得到承认,关于星系形成的思想才开始得以应用(Frenk et al. 1993, Kauffmann et al. 1997)。

            • 快乐中微子

              Firefox 7.0.1 Windows 7

              1. 我不清楚SAM 的具体定义是什么,也没有具体跑过程序。 但是在我看来SAM 是星系演化模型的未来。不过我觉得主要问题不是参数多,而是物理过程不知道如何模拟。
              2. 关于SAM 的历史,我在 Baugh 2006 上看到》
              The first fully fledged semi-analytical model came over ten years after the work by White and Rees (1978). White and Frenk (1991) produced a galaxy formation model that included many of the ingredients of today’s models:。。。。
              3. 虽然不同的模型刻画的物理量不同,但是一个星系的形成历史只有一个。动力学模型,化学模型和光度模型给出的演化历史不一样,我觉得是非常尴尬的局面。
              4. 所以核心问题是,什么是限制单个(或者统计上)星系形成历史的最强有力的物理量?
              5. 据我所知,不少人在质疑重子物质是不是完全trace暗物质演化。
              6. 我了解的SAM的现状和历史是: 到现在也没有任何一个SAM模型可以完全重构所有红移处所有波段的光度函数和质量函数。10年前就有单个SAM模型可以恢复某个红移某个波段的光度函数或质量函数。这样的描述Li Cheng老师同意吗?
              7. 化学演化模型最强的限制是abundance ratios。特别是alpha 元素和铁元素的丰度比。mass-metallicity 对于恒星形成历史限制不强。 当然,huang song 同学说的很对,如果恒星演化本身出问题(例如stellar yield不对),那么星系化学演化的限制就是毫无意义。事实上,有星系化学演化模型反过来限制恒星演化的工作,特别是对物理上都还不清楚的那些元素形成机制,s, r 过程,Li的形成与毁灭。。。

            • Cheng Li

              Firefox 7.0.1 MacIntosh

              “1. 我不清楚SAM 的具体定义是什么,也没有具体跑过程序。 但是在我看来SAM 是星系演化模型的未来。不过我觉得主要问题不是参数多,而是物理过程不知道如何模拟。”

              因为物理过程不清楚,所以参数多。

              “2. 关于SAM 的历史,我在 Baugh 2006 上看到》
              The first fully fledged semi-analytical model came over ten years after the work by White and Rees (1978). White and Frenk (1991) produced a galaxy formation model that included many of the ingredients of today’s models:。。。。”

              我说了White & Rees(1978)和Ostriker(具体应该是Rees & Ostriker 1977)提出的是SAM的”思想”,实际应用确实是在90年代。具体文献是White & Frenk (1991),Kauffmann et al. (2003)等。前面记忆不确,不好意思。

              Rees & Ostriker(1977)讨论了暗晕中热气体冷却导致星系和星系团形成是可能的,White & Rees(1978)进一步明确提出了“两步走”的星系形成框架,因此现在一般将后者作为星系形成模型的第一篇。SAM作为该模型的具体表现形式确实是在90年代由White & Frenk实现,该文在White & Rees的基础上提出了三种重子物理过程的重要性:气体的辐射冷却、恒星形成、恒星反馈,基本包含了现代SAM的要素(AGN反馈是后来加入的)。如果非要说SAM开始于90年代初,也无可厚非,但追本溯源,其基本思想始于70年代末。

              顺便提一个类似的例子,个人觉得更有意思。大尺度结构的暗晕模型其实早在50年代初就有人提出来(Neyman & Scott 1952),当然那时候还不知道暗物质晕,也没有巡天观测。这二位当时对星系的空间分布很有兴趣,凭直觉和想像提出四点:(1)星系只存在于星系团中;(2)各星系团中的星系数目可以不同,但满足一定的统计规律;(3)星系团中星系的空间分布也可以不同,但满足一定的统计规律;(4)星系团的中心在空间的分布符合某种quasi-uniform的统计规律。这四点不就是现代暗晕模型的基本要素吗?现代模型说:(1)星系存在于暗物质晕中;(2)暗物质晕中星系的数目随暗晕性质(主要是质量)和星系性质(如光度、颜色)的不同而不同;(3)暗晕中的星系的空间分布也随暗晕性质和星系性质的不同而不同;(4)暗晕的空间分布在大尺度上trace物质分布,小尺度上是biased的。这种超前的思想和大胆的想像真是令人惊叹啊。讽刺的是,Neyman & Scott在过去60年间只获得86次引用,相比于后来的那些动辄被引数百次的文章(当然这些文章也很重要),真是少得可怜。所以我说啊,对引用次数这东西,不必过于认真:)

              “3. 虽然不同的模型刻画的物理量不同,但是一个星系的形成历史只有一个。动力学模型,化学模型和光度模型给出的演化历史不一样,我觉得是非常尴尬的局面。”

              你说得没错。我说过,现在是星系形成的早期研究阶段。在很多东西不确定的情况下,大家只好八仙过海、各显神通,虽然尴尬,但并不是坏事。等到哪天你突然发现世界都清静了,就意味着星系形成的理论成熟了,但同时也会觉得无聊了。

              “4. 所以核心问题是,什么是限制单个(或者统计上)星系形成历史的最强有力的物理量?”

              不明白你的意思。你说的是”物理过程“、而非”物理量“吧?虽然我们对许多过程没有足够认识,但可以肯定的是星系形成所涉及的物理过程多而复杂。

              “5. 据我所知,不少人在质疑重子物质是不是完全trace暗物质演化。”

              不是质疑,而是确定。这是90年代末的事情,也是HOD模型的起因和基础。

              “6. 我了解的SAM的现状和历史是: 到现在也没有任何一个SAM模型可以完全重构所有红移处所有波段的光度函数和质量函数。10年前就有单个SAM模型可以恢复某个红移某个波段的光度函数或质量函数。这样的描述Li Cheng老师同意吗?”

              没错,我说过了,目前的SAM只能重现较低红移(确切说是z<~0.8)的质量函数。至于10年前如何如何,我不敢认同。一方面,那时候的光度函数不确定性大,不同的观测样本给出的结构有较大出入;另一方面,那时候可以用来限制模型的数据有限,某个模型可能与当时数据相符,但新的数据一来即被推翻。这种状况一直存在,目前也不例外。这也是我一再强调的,具体的某个SAM很可能不对,但随着数据越来越多,SAM会逐步得到改善。

              "7. 化学演化模型最强的限制是abundance ratios。特别是alpha 元素和铁元素的丰度比。mass-metallicity 对于恒星形成历史限制不强。 当然,huang song 同学说的很对,如果恒星演化本身出问题(例如stellar yield不对),那么星系化学演化的限制就是毫无意义。事实上,有星系化学演化模型反过来限制恒星演化的工作,特别是对物理上都还不清楚的那些元素形成机制,s, r 过程,Li的形成与毁灭。。。"

              我对化学演化模型不熟悉,不妄加评论,只好藏拙了。但
              对“mass-metallicity 对于恒星形成历史限制不强“持保留意见。

            • xilong fan

              Firefox 7.0.1 Windows 7

              用真名了,要不太不礼貌了。。。
              ~~~~~~~~
              “4. 所以核心问题是,什么是限制单个(或者统计上)星系形成历史的最强有力的物理量?”

              不明白你的意思。你说的是”物理过程“、而非”物理量“吧?虽然我们对许多过程没有足够认识,但可以肯定的是星系形成所涉及的物理过程多而复杂。
              ·~~~~~
              我问的是物理量。 所有物理过程最终需要观测到的物理量来限制。我们可以构建很多不同的恒星形成过程,但是能观测的物理量非常少。所以就需要明确什么物理量限制的最强。 就我的知识来说,限制单个星系的SFH 最强的是恒星的CMD, 不过很可惜,只能几个星系能做到。接下来就是元素丰度比。至于光度,金属丰度那只是积分量,限制就稍弱了。星系质量大部分情况下都不是直接测量,所有限制更弱一点。至于动力学特征如何限制SFH,我是一点都不知道了。
              ~~~~~~~~
              ~~~~~~~
              没错,我说过了,目前的SAM只能重现较低红移(确切说是z<~0.8)的质量函数。至于10年前如何如何,我不敢认同。
              ~~~~~
              有模型专门搞高红移,例如
              http://adsabs.harvard.edu/abs/2004ApJ…600..580G
              http://adsabs.harvard.edu/abs/2011ApJ…742…24L
              http://adsabs.harvard.edu/abs/2010ApJ…718.1460F
              据说他们这套模型低红移还玩不了。。。
              ~~~~~~
              ~~~~~~
              但对“mass-metallicity 对于恒星形成历史限制不强“持保留意见。
              ~~~~
              一个例子就是最初的monolithic模型为了解释越大的椭圆星系金属丰度越高,就假设越大的星系恒星形成历史越长来产生更多的金属。 后来发现如果让越大的星系形成历史越短但是更强烈能达到一样的效果,并且还能解释更多的数据。。

    3. novae

      大尺度结构和星系形成的研究什么区别呀?是不是大尺度结构只搞暗物质,星系形成需要加入重子物质?

      • Hou, Lei

        我觉得差不多可以这么讲,因为重子物质的比例很小,结构主要是由暗物质决定。暗物质大尺度结构的理论工作相对比较容易搞,在ΛCDM框架下基本上只考虑引力作用。但观测只能从星系下手,从而必须考虑重子物质。而加入重子物质之后问题就太多了。

        • novae

          有没有这方面的工作:就是跳出LCDM的框架,比如利用修改引力的框架(这样可以去掉暗物质,暗能量)?

          • 快乐中微子

            LCDM 面临的挑战http://astronomy.lamost.org/bbs/viewthread.php?tid=163&extra=page%3D1
            ~~~~~~~~~~~~~~~~~~
            Peebles 署名的一 @纯探索性@ 关于结构形成文章
            结论是,此种长距离上的新作用,和观测不冲突。

            arXiv:0912.4177v2 [astro-ph.CO]
            Cosmology with Equivalence Principle Breaking in the Dark Sector

            A long-range force acting only between nonbaryonic particles would be associated with a large
            violation of the weak equivalence principle. We explore cosmological consequences of this idea,
            which we label ReBEL (daRk Breaking Equivalence principLe).

            Segregation of baryons and DM in galaxies and systems of galaxies is a strong
            prediction of ReBEL. ReBEL naturally correlates the baryon mass fraction in groups and clusters
            of galaxies with the system mass, in agreement with recent measurements.

    Leave a Reply

    Your email address will not be published. Required fields are marked *