Проект EAGLE: моделирование эволюции и сборки галактик и их окружения

Мы представляем проект Virgo Consortium «Эволюция и сборка галактик и их окружения» (Evolution and Assembly of GaLaxies and their Environments, EAGLE) — комплекс гидродинамических симуляций, отслеживающих формирование галактик и сверхмассивных чёрных дыр в космологически репрезентативных объёмах стандартной Вселенной с холодной тёмной материей ΛCDM. Мы обсуждаем ограничения таких симуляций, обусловленные их конечным разрешением и недостаточно хорошо определённой физикой подсеточного масштаба, а также влияние этих факторов на их прогностическую силу. Одним из основных усовершенствований является описание обратной связи от массивных звёзд и активных ядер галактик (AGN), при котором тепловая энергия инжектируется в газ без необходимости отключать охлаждение или отделять гидродинамические силы, что позволяет ветрам развиваться без заранее заданных скорости или коэффициентов выноса массы. Поскольку эффективность обратной связи невозможно предсказать из первых принципов, мы калибруем её по современной функции звёздных масс галактик и амплитуде зависимости массы центральной чёрной дыры от свойств галактики, учитывая также размеры галактик. Наблюдаемая функция звёздных масс галактик воспроизводится с точностью до ≲ 0.2 dex во всём разрешённом диапазоне масс, 108 < M*/M⊙ ≲ 1011; такой уровень согласия близок к достигнутому полуаналитическими моделями и является беспрецедентным для гидродинамических симуляций. Мы сравниваем наши результаты с репрезентативным набором наблюдаемых величин при низких красных смещениях, не использованных при калибровке, и обнаруживаем хорошее согласие с наблюдаемыми удельными скоростями звездообразования галактик, долями пассивных галактик, соотношением Талли—Фишера, полной звёздной светимостью скоплений галактик и распределениями столбцовой плотности межгалактических ионов C iv и O vi. Хотя соотношения «масса—металличность» для газа и звёзд согласуются с наблюдениями при M* ≳ 109 M⊙ (M* ≳ 1010 M⊙ при промежуточном разрешении), при меньших массах их наклон недостаточно велик. Для эталонной модели доли газа и температуры слишком высоки в скоплениях галактик, однако для групп галактик эти расхождения можно устранить, приняв более высокую температуру нагрева...