The Influence of the Environment on the Dark Matter and Gas Content of Galaxies in a High-Resolution Cosmological Simulation

We analyze a high-resolution hydrodynamical cosmological simulation based on the EAGLE model of galaxy formation. We used this simulation to investigate the influence of the environment on galaxy properties such as the gas content, dark matter content and the circumgalactic medium (CGM) of simulated galaxies. We found that two distinct processes can influence the evolution and final properties of field dwarf galaxies. The first one termed ‘cosmic web stripping’, removes gas from galaxies by hydrodynamical interactions when plowing through cosmic web filaments. This process can shut down star formation in galaxies and makes them gas-deficient at z=0. About 10% of the total sample is undergoing this process, while it is more important for dwarf galaxies. The second process we termed ‘flyby’ process. It removes from galaxies gas due to hydrodynamic interactions and dark matter due to tidal interactions when close to a more massive host. After this interaction, they leave the host and are again found in isolation at z=0. Almost all galaxies undergoing the flyby process are devoid of gas after the interaction. Furthermore, these galaxies are scattered off the stellar mass-halo mass relation due to the loss of dark matter. This allows the creation of galaxies with a halo mass below the minimum mass for star formation. About 15% of the total sample are flyby galaxies, with the majority of them being dwarf galaxies. Furthermore, below a halo mass of about 3e8 Ms all galaxies are flyby galaxies implying that any isolated galaxy with a halo mass below that limit must have undergone the flyby process. Since in theory the flyby process can produce dark matter deficient galaxies in isolation, we checked for such galaxies in our simulation, but did not find any. In a first attempt to model systematically the influence of the environment on the CGM of galaxies in a cosmological context, we found that galaxies in groups have slightly more gas in their CGM compared to galaxies in isolation. This effect is strongly enhanced if one includes satellite galaxies in the sample. Furthermore, also the use of a velocity window to assign gas to galaxies can increase the measured gas mass around a galaxy. Additionally, we checked whether ionization states from post-processing can be used to make a direct comparison with observations. However, since we were not able to reproduce several observable, we concluded that this is not possible with our simulation.

Analizziamo una simulazione cosmologica idrodinamica ad alta risoluzione basata sul modello EAGLE di formazione delle galassie. Abbiamo utilizzato questa simulazione per studiare l'influenza dell'ambiente sulle proprietà delle galassie, come il contenuto di gas, il contenuto di materia oscura e il mezzo circumgalattico delle galassie (CGM) simulate. Abbiamo scoperto che due processi distinti possono influenzare l'evoluzione e le proprietà finali delle galassie nane di campo. La prima, denominata "cosmic web stripping", rimuove il gas dalle galassie per mezzo di interazioni idrodinamiche quando attraversa i filamenti della rete cosmica. Questo processo può bloccare la formazione di stelle nelle galassie e renderle carenti di gas a z=0. Circa il 10% del campione totale subisce questo processo, mentre è più importante per le galassie nane. Il secondo processo viene definito "flyby". Esso rimuove dalle galassie il gas a causa delle interazioni idrodinamiche e la materia oscura a causa delle interazioni mareali quando sono vicine a un ospite più massiccio. Dopo questa interazione, lasciano l'ospite e si ritrovano nuovamente isolate a z=0. Quasi tutte le galassie che subiscono il processo di flyby sono prive di gas dopo l'interazione. Inoltre, queste galassie sono disperse dalla relazione massa stellare-massa dell'alone a causa della perdita di materia oscura. Ciò consente la costituzione di galassie con una massa dell'alone inferiore alla massa minima per la formazione stellare. Circa il 15% del campione totale è costituito da galassie flyby, la maggior parte delle quali sono galassie nane. Inoltre, al di sotto di una massa dell'alone di circa 3e8 Ms, tutte le galassie sono galassie flyby. Questo implica che qualsiasi galassia isolata con una massa dell'alone inferiore a questo limite deve aver subito il processo flyby. Poiché in teoria il processo di flyby può produrre galassie isolate carenti di materia oscura, abbiamo verificato la presenza di tali galassie nella nostra simulazione, ma non ne abbiamo trovate. Nel primo tentativo di modellare sistematicamente l'influenza dell'ambiente sulla CGM delle galassie in un contesto cosmologico, abbiamo scoperto che le galassie in gruppo hanno una quantità di gas leggermente maggiore nella loro CGM rispetto alle galassie isolate. Questo effetto è fortemente amplificato se si includono nel campione le galassie satellite. Inoltre, anche l'uso di una finestra di velocità per assegnare il gas alle galassie può aumentare la massa di gas misurata intorno a una galassia. Inoltre, abbiamo verificato se gli stati di ionizzazione ottenuti in post-processing possono essere utilizzati per fare un confronto diretto con le osservazioni. Tuttavia, poiché non siamo riusciti a riprodurre diverse osservabili, abbiamo concluso che questo non è possibile con la nostra simulazione.