Die vielfältigen evolutionären Pfade simulierter hoch-z massereicher, kompakter Galaxien bis z= 0

Massereiche ruhende Galaxien sind bei hohem Rotverschiebung physikalisch viel kleiner als heute. Die starke Evolution der Galaxiengröße könnte durch Vorfahren-Bias, größere und kleinere Verschmelzungen, adiabatische Expansion und/oder erneute Sternentstehung verursacht werden, aber es ist schwierig, diese Theorien beobachtend zu testen. Hier wählen wir eine Stichprobe von 35 massiven, kompakten Galaxien (M* = 1–3 × 10^11 M, M*/R1.5 > 10^10.5 M/kpc1.5) bei z = 2 in der kosmologischen hydrodynamischen Simulation Illustris und verfolgen sie bis z = 0, um ihre Evolution zu enthüllen und ihre Nachkommen zu identifizieren. Bis z = 0 breitet sich der ursprüngliche Faktor von 3 in der stellaren Masse auf einen Faktor von 20 aus. Die Dunkle-Materie-Halo-Massen breiten sich ebenfalls von einem Faktor von 5 auf 40 aus. Die evolutionären Pfade der Galaxien sind vielfältig: Etwa die Hälfte erwirbt eine ex-situ Hülle und bildet den Kern eines massereicheren Nachkommens, ein Drittel überlebt ungestört und gewinnt sehr wenig Masse, 15 Prozent werden in einer Verschmelzung mit einer massereicheren Galaxie konsumiert, und ein kleiner Rest wird durch größere Verschmelzungen gründlich durchmischt. Die Galaxien wachsen sowohl in Größe als auch in Masse, und nur etwa 10 Prozent bleiben bis z = 0 kompakt. Der Großteil des Größenwachstums wird durch den Erwerb von ex-situ Masse angetrieben. Die massereichsten Galaxien bei z = 0 haben am wahrscheinlichsten kompakte Vorfahren, aber dieser Trend weist eine signifikante Streuung auf, die eine direkte Verbindung zu kompakten Galaxien bei z = 2 ausschließt. Die Verschmelzungsraten der kompakten Galaxien werden von ihren z = 2 Umgebungen beeinflusst, sodass isolierte oder satellitenartige kompakte Galaxien (die vor Verschmelzungen geschützt sind) am wahrscheinlichsten bis heute überleben.