Propiedades de discos y esferoides en galaxias simuladas

Abstract

Las galaxias son sistemas estelares complejos formadas por diversas componentes estelares superpuestas (bulbo, disco, barra, etc.) cuyo proceso de formación y evolución está inherentemente relacionado a los procesos individuales que sufre cada una de ellas. Estudiamos las propiedades de discos y esferoides aplicando dos métodos de descomposición dinámica a una muestra de galaxias con masas estelares > 10¹⁰ M☉ identificadas en las simulaciones numéricas cosmológicas EAGLE e IllustrisTNG. En acuerdo con resultados observacionales, encontramos que la fracción de masa estelar en la componente esferoidal fsph aumenta sistemáticamente con la masa estelar de la galaxia M* desde fracciones del 50 % para galaxias de Μ∗ ~ 10¹⁰ M☉ a 90 % para M∗ ~ 10¹² M☉, aunque con bastante dispersión. Para galaxias con masas estelares similares a la de la Vía Láctea (M∗ ~ 10¹⁰.⁶M☉) y aplicando criterios de aislamiento encontramos que fsph ~ 0.2 en el mejor de los casos lo cual es solo ligeramente superior a los valores mas bajos estimados observacionalmente para galaxias locales fsph ~ 0.15. Esto indicaría que las simulaciones de volúmenes cosmológicos son capaces de reproducir una población de galaxias disco comparable a las observadas. Además se muestran las relaciones de escala entre masa, momento angular específico y velocidad característica de discos y esferoides y como se comparan con las de las galaxias completas y las obtenidas observacionalmente, como las relaciones de Tully-Fisher y Faber-Jackson.

Galaxies are complex stellar systems formed by several overlapping stellar components (bulge, disk, bar, etc.) whose formation and evolution process is inherently related to the individual processes undergone by each of them. We study the properties of discs and spheroids by applying two dynamical decomposition methods to a sample of galaxies with stellar masses > 10¹⁰ M☉ identified in the EAGLE and IllustrisTNG cosmological numerical simulations. In agreement with observational results, we find that the stellar mass fraction in the spheroidal component fsph increases systematically with galaxy stellar mass Mr from fractions of 50% for galaxies of Μ∗ ~ 10¹⁰ M☉ a 90 % for M∗ ~ 10¹² M☉, although with a fair amount of scatter. For galaxies with stellar masses similar to that of the Milky Way (M∗ ~ 10¹⁰.⁶M☉,) and applying isolation criteria we find fsph ~ 0.2 at best which is only slightly higher than the lowest values estimated observationally for local galaxies fsph ~ 0.15. This would indicate that the cosmological volume simulations are capable of reproducing a population of disk galaxies comparable to those observed. In addition, the scaling relations between mass, specific angular momentum and characteristic velocity of disks and spheroids are shown and how they compare with those of full galaxies and those obtained observationally, such as the Tully-Fisher and Faber-Jackson relations.