latex
المجرات الأثرية هي مجرات ضخمة ومندمجة وهادئة تُرصد في الكون المحلي ولم تمر بأي حلقات تفاعل كبيرة أو أحداث اندماج منذ حوالي \(z = 2\)، وظلت إلى حد كبير دون تغيير منذ ذلك الحين. من ناحية أخرى، تظهر المجرات الضخمة المبكرة والمندمجة (cETGs) في الكون المحلي خصائص مماثلة للمجرات الأثرية رغم تاريخ اندماجها الممتد. يمكن أن توفر هذه المجرات الأثرية، في حالتها «المتجمدة»، دلالات مهمة حول المسارات التطورية للمجرات المبكرة ودور الاندماجات في تشكيلها. باستخدام محاكاة TNG50-1 عالية الدقة من مشروع Illustris، نستعرض تاريخ تجميع عينة من هذه المجرات الضخمة والمندمجة القديمة والهادئة، مقسمة حسب نسبة الكتلة المكتسبة من الأقمار الصناعية. نقارن مسارات التطور في ثلاث حقب كونية: \(z=2\)، \(z=1.5\)، و\(z=0\)، باستخدام أسلوب عددي لتحليل المكونات الحركية لكل مجرة وعلاقتها ببيئتها. تشير نتائجنا إلى مساراً ثابتاً على مر الزمن لا يعتمد بشكل كبير على الاندماجات أو البيئة. لا تُظهر المجرات الأثرية وcETGs تفضيلاً واضحاً للبيئات ذات الكثافة العالية أو المنخفضة ضمن حجم TNG50 المستكشف؛ غير أن أسلاف المجرات الأثرية عاشت في بيئات كثيفة منذ \(z=2\)، بينما دخلت أسلاف cETGs البيئات الكثيفة في وقت لاحق. يمكن استرداد بصمات الاندماج من الخواص الحركية في الكون المحلي. تُظهر المجرات الأثرية وcETGs تشابهات ديناميكية جيدة في \(z=2\) وتباينات في \(z=0\) بين مكونات القرص والنتوء والهالة النجمية الداخلية الساخنة. في السيناريو الحالي، لا تخلق الاندماجات التي تمر بها cETGs مساراً جديداً مختلفاً عن مسار المجرات الأثرية.
أظهرت أهمية الفروق بين المجرات الضخمة المبكرة عند الانزياح الأحمر العالي (\(z \gtrsim 2\)) ونظيراتها المحلية (2005Daddi, 2006ApJKriek_vanDokkum, 2008Buitrago, 2007Trujillo, van_der_Wel_2009, 2009Cemarro&Trujillo, 2014BelliandNewman). تشير الملاحظات والمحاكاة إلى أن المجرات المبكرة عند انزياح أعلى تميل لأن تكون مدمجة وأصغر بحوالي عامل \(\sim 3\) مقارنةً بنظيراتها المحلية (vanderWel2014, 2009Naab, 2010VanDokkum, 2010OserOstriker, 2022Remus).
يتبع السيناريو التقليدي لتكوين وتطور هذه المجرات النموذج ثنائي الطور (2010OserOstriker): طور سريع عند \(z > 2\) حيث تتشكل كتلة النجوم عبر اندماجات رطبة ويتوقف نمو الحجم، يليه طور ثانٍ من زيادة الحجم عبر اندماجات جافة. في هذا الإطار، تُعد المجرات الأثرية أجساماً ضخمة ومندمجة وهادئة لم تختبر اندماجات كبيرة منذ \(z\sim 2\)، فتظل إلى حد كبير دون تغير.
تقدم المجرات الأثرية منصة فريدة لدراسة آليات التثبيط والاندماج والتطور المورفولوجي للمجرات الضخمة والهادئة (2009Trujillo, 2017Ferré-Mateu, 2022Salvador, 2023Martin, 2021Spiniello). تتراوح التفسيرات بين التغذية الراجعة من الثقوب السوداء (2017Combes, 2015Volonteri) والإخماد المورفولوجي (1980Dressler, 2011Cappelari) والعمليات البيئية مثل تجريد الضغط (1972Gunngott, 2023Rohr, 2019Vulcani). وتُعد المحاكاة الكونية أداةً رئيسية لتقييم دور البيئة (2012Gabor, 2019Ruggiero, 2023Hasan)، ولا سيما TNG50 ذات الدقة العالية التي سمحت بتحديد المرشحين الأثرية (Floresfreitas2022).
تهدف هذه الدراسة إلى استكشاف تراكم الكتلة والتطور الديناميكي والبيئي للمجرات الضخمة والمندمجة في TNG50-1 على مدى \(z=0\) و\(z=1.5\) و\(z=2\). نستخدم أشجار الدمج لتتبع التركيبات الفرعية، ونحلل توزيع مدارات النجوم لفصل المكونات الديناميكية (القرص، النتوء، الهالة)، ثم نقيم دور الاندماجات والبيئة في صياغة المسارات التطورية.
لتحليل التاريخ الهيدروديناميكي للمجرات، نستخدم محاكاة IllustrisTNG (2018Nelson … 2022Park) عبر شفرة Arepo (2010Springel). تتيح مجموعة TNG دراسة بيئات مختلفة ودقة متعددة، ونختار TNG50-1 لصغر حجمه ودقته العالية التي تناسب فحص الهياكل الداخلية.
تتضمن البيانات خوارزمية Subfind (2001Springel, 2009Dolag) لتحديد الهالات والفرعيات وكتلها الباريونية والظلامية، وأشجار الدمج Sublink (2015RodriguezG) لتتبع الأنساب على اللقطات الزمنية وتحديد الجسيمات النجمية الأصلية والمكتسبة.
نحدد مجموعة من 156 مجرة محاكاة في \(z=0\)، وفقاً للشروط التالية: \(M_{\star}\ge10^{10}\,M_{\odot}\)، \(R_{e}\le4\,\mathrm{kpc}\)، \(sSFR<10^{-11}\,\mathrm{yr}^{-1}\)، وعمر النجوم لا يقل عن 5\,Gyr. يُصنَّف نصفها كـcETGs (كتلة مكتسبة من الأقمار الصناعية >10%)، والنصف الآخر كمجرات أثرية لم تتعرض لاندماجات كبيرة (<10%).
نطبق توزيع كثافة الاحتمال للمدارات \(p(\lambda_z,r)\) كما في (2022ZhuLing) للفصل إلى مكونات: القرص (\(\lambda_z>0.8,\,r