CASCO：宇宙論的シミュレーションおよび観測からの宇宙論的・天体物理学的パラメータ。III. ゴールデン質量スケール出現の背後にある物理学

観測により、星形成効率のピークに関連する特徴的な「ゴールデン質量」（ハロー質量で約10^、恒星質量で約5）が明らかになっています。(50 h^ Mpc) ³の体積におけるIllustrisTNGに基づくcamelsシミュレーションを用い、超新星（SN）および活動銀河核（AGN）のフィードバック強度や宇宙論パラメータ（Ω_ ̊m m σ₈）の変化の下で、このスケールがどのように生じ、進化するかを調査しました。暗黒物質対恒星質量比（半質量半径内）と恒星質量との間に、観測と一致してゴールデン質量で最小値をとるU字型の関係を見出しました。宇宙論は主にスケーリング関係の正規化をシフトさせる一方、SNおよびAGNフィードバックはゴールデン質量の形状と出現の両方を変化させます。より強いSNフィードバックはゴールデン質量をより低い値へとシフトさせ、AGNフィードバック——特に放射効率（すなわち降着過程で放出される降着静止質量の割合）、次いでブラックホールフィードバック因子（すなわち高降着状態におけるAGNフィードバックのエネルギーに対する正規化因子）およびクエーサー閾値（すなわちエディントン比）——は高質量側の勾配に影響を与え、ゴールデン質量の値をシフトさせます。より強いフィードバックを持つシミュレーションでは、大質量銀河における星形成がより急速に抑制（クエンチング）されるため、宇宙時間においてゴールデン質量がより早期に出現します。星形成活動によって銀河を分類すると、受動的銀河はU字型を維持する一方で、星形成銀河は恒星質量に伴い暗黒物質の割合が減少し、低赤方偏移で反転の兆候が見られることが明らかになりました。全体的な恒星比率もまたU字型の傾向に従います。しかし、受動的システムではゴールデン質量は消失してより低質量側へシフトし、星形成銀河は低赤方偏移でのみピークを示します。本研究の結果は、z ∼ 1. 5 - 2までのゴールデン質量出現の背後にある主要な推進要因がフィードバックであり、ストリームおよびビリアルショック過程は二次的な役割を果たすことを強調しています。本結果を他の理論的予測や観測結果と比較することで、z ≳ 1. 5-2では単一の特徴的（ストリーム）質量が銀河の進化を制御し、その後2つ（ガスの利用可能性に結びついた低質量のガス豊富度スケールと、星形成効率およびクエンチングを支配するより高質量のゴールデン質量）に分岐すると推測されます。