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 بعيد دون تغيير منذ ذلك الحين. من ناحية أخرى، تظهر المجرات الضخمة والمندمجة من النوع المبكر (cETGs) في الكون المحلي خصائص مماثلة للمجرات الأثرية، رغم تاريخ اندماجها الممتد. يمكن أن توفر هذه المجرات الأثرية، بحالتها "المتجمدة"، دلالات مهمة حول المسارات التطورية للمجرات من النوع المبكر ودور الاندماجات في تشكيلها. باستخدام محاكاة TNG50-1 عالية الدقة من مشروع Illustris، نستعرض تاريخ تجميع عينة من هذه المجرات الضخمة والمندمجة القديمة والهادئة، مفصولة حسب نسبة الكتلة المكتسبة من الأقمار الصناعية. نقارن مسارات التطور في ثلاث حقب كونية: \(z=2\)، \(z=1.5\)، و \(z = 0\)، باستخدام الأسلوب العددي لتحليل المكونات الحركية لكل مجرة وعلاقتها ببيئتها. تشير نتائجنا إلى مسار ثابت على مدى الزمن لا يعتمد بشكل كبير على الاندماجات أو البيئة. لا تُظهر المجرات الأثرية وcETGs تفضيلاً واضحاً للبيئات عالية أو منخفضة الكثافة ضمن حجم TNG50 المستكشف، إذ توجد كلا الفئتين في المشهد المحلي. ومع ذلك، عاش أسلاف المجرات الأثرية في بيئات كثيفة منذ \(z=2\)، بينما انتقلت أسلاف cETGs إلى بيئات كثيفة 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 تنمو منها cETGs مسارًا جديدًا مختلفًا عن مسار المجرات الأثرية.
لقد أُظهِرت أهمية الفروق بين المجرات الضخمة من النوع المبكر في 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).
السيناريو التقليدي لتكوين وتطور هذه المجرات يتبع نموذج الطورين (2010OserOstriker): طور سريع عند \(z > 2\) حيث تتشكل كتلة النجوم عبر اندماجات رطبة ويتوقف نمو الحجم، متبوعًا بمرحلة ثانية من زيادة الحجم عبر اندماجات جافة. في هذا الإطار، تُعَد المجرات الأثرية أجساماً ضخمة ومندمجة وهادئة لم تختبر اندماجات كبيرة منذ \(z\sim 2\)، فتظل غير متغيرة إلى حد كبير.
تقدم المجرات الأثرية منصة فريدة لدراسة آليات التثبيط والاندماج والتطور المورفولوجي للمجرات الضخمة والساكنة (2009Trujillo, 2017Ferré-Mateu, 2022Salvador, 2023Martin, 2021Spiniello). تتراوح التفسيرات بين التغذية الراجعة للثقوب السوداء (2017Combes, 2015Volonteri), الإخماد المورفولوجي (1980Dressler, 2011Cappelari), والعمليات البيئية مثل تجريد الضغط (1972Gunngott, 2023Rohr, 2019Vulcani). المحاكاة الكونية هي أداة 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 لأقمار مدارية ضخمة ومندمجة في TNG50-1 على مدى \(z=0\) و\(z=1.5\) و\(z=2\). نستخدم أشجار الدمج لتتبع التركيبات الفرعية ونحلل توزيع مدارات النجوم وفصل المكونات الديناميكية (القرص، النتوء، الهالة) ثم نقيم دور الاندماجات والبيئة في صياغة المسارات التطورية.
لتحليل التاريخ الهيدروديناميكي للمجرات، نستخدم محاكاة IllustrisTNG (2018Nelson … 2022Park) بواسطة شفرة Arepo (2010Springel). تتيح مجموعة TNG دراسة بيئات مختلفة ودقة متعددة، ونختار TNG50-1 لصغر حجمه ودقته العالية التي تناسب فحص الهياكل الداخلية.
تشمل المعطيات 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 \(z=0\) بشروط: \(M_{\star}\ge10^{10}\,M_{\odot}\) و\(R_{e}\le4\,\mathrm{kpc}\) و\mathrm{sSFR}<10^{-11}\,\mathrm{yr}^{-1} و\mathrm{عمر}\ge5\,\mathrm{Gyr}. نصفها تُصنف وفقاً لنسبة الكتلة المكتسبة من الأقمار (>10\% cETGs) والنصف الآخر أكواخ أثرية بلا اندماجات كبيرة (<10\%).
نطبق توزيع كثافة الاحتمال للمدارات p(\lambda_z,r) كما في (2022ZhuLing) للفصل إلى مكونات: القرص (\lambda_z>0.8,\, r