Galaxbildningsmodeller

Galaxbildningsmodeller är teoretiska verktyg som används för att förstå hur galaxer bildas och utvecklas inom ramen för den kosmologiska modellen Lambda-CDM. De försöker beskriva processen där baryoner accreteras till och kyls i mörka materia-halossar, bildar stjärnor, producerar metaller och påverkas av återkoppling från supernovor och aktiv galaktisk kärnaktivitet (AGN). Modellerna följer galaxernas evolution över tid och hur samverkan mellan mörk materia, gas och stjärnor formar galaxernas egenskaper och fördelning i universum.

Det finns flera angreppssätt. Analytiska modeller är starkt förenklade och ger översiktliga scalingrelationer mellan haloegenskaper och galaxens mängd stjärnor eller gas. Semi-analytiska modeller (SAMs) bygger på mergerträds av N-body-simuleringar eller teoretiska antaganden och inför parametriserade recept för kylning, stjärnbildning, kemisk enrichment samt återkoppling. Hydrodynamiska simuleringar löser gasdynamik och gravitation direkt i tre dimensioner och följer galaxers bildning i volymer eller zoom-ins, ofta med subgrid-modeller för star formation och feedback. Empiriska modeller, såsom abundance matching och Halo Occupation Distribution (HOD), kopplar galaxer till halos statistiskt utan att följa all detaljerad fysik.

Modellerna används för att tolka observationer, undersöka mekanismer bakom empiriska relationer (exempelvis stellar mass-funktion, star formation main sequence och mass-metallicitetsrelation) samt för att förutsäga galaxers egenskaper över redshifts och miljöer. Behandlingarna av återkoppling, gasflöden och miljöpåverkan är centrala osäkerheter, vilket kräver kalibrering mot observationer och jämförelser mellan olika modelltyper.