دور نسبة الغاز والتغذية الراجعة في استقرار وتطور الأقراص المجريّة: التبعات لنماذج تشكيل المجرات الكونية

الملخص: غالبًا ما تكون المجرات النجمية ذات الانزياح الأحمر العالي ذات أشكال غير منتظمة مع كتل عملاقة تحتوي على ما يصل إلى 108−109 كتل شمسية من الغاز والنجوم. تتعثر نظرية وأصل تطور الكتل العملاقة، سواء من الناحية النظرية أو الرصدية. في معظم المحاكيات الكونية، تحتوي المجرات ذات الانزياح الأحمر العالي على هياكل لولبية منتظمة أو كتل قصيرة العمر، مما يتعارض مع العديد من نماذج الأقراص النظرية ذات الانزياح الأحمر العالي. هنا، نختبر ما إذا كان يمكن تفسير هذا التناقض من خلال النسب المنخفضة للغاز في المجرات في المحاكيات الكونية. نقدم سلسلة من المحاكيات مع نسب غاز متفاوتة، من 25 في المائة، النمطية للمجرات في معظم المحاكيات الكونية، إلى 50 في المائة، النمطية للمجرات الملاحظة عند 1.5 z 3. نجد أن النماذج الفقيرة بالغاز تحتوي على كتل قصيرة العمر، غير مرتبطة وفي الغالب تدمرها قصور المجرة، حتى مع تغذية راجعة نجمية ضعيفة. بالمقابل، تشكل النماذج الغنية بالغاز كتل طويلة العمر حتى مع تعزيز التغذية الراجعة النجمية. يظهر هذا أن نسبة كتلة الغاز هي المعامل الفيزيائي الأساسي الذي يقود عدم استقرار الأقراص العنيفة وتطور الكتل العملاقة على مقاييس زمنية تبلغ ∼108 سنة، مع تأثير أقل من المعايرة للتغذية الراجعة النجمية. لدى العديد من المحاكيات الكونية لتشكيل المجرات أقراص مجرية فقيرة نسبيًا بالغاز، مما قد يفسر لماذا تكون الكتل العملاقة غائبة أو قصيرة العمر في مثل هذه النماذج. يمكن أن تؤدي توزيع كتل المادة الباريونية والمظلمة المماثلة إلى إنتاج مجرات متكتلة مع كتل طويلة العمر عند z ∼ 2 إذا كانت نسبة الغاز تتفق بشكل أفضل مع الملاحظات.