Numerical simulations of the formation of the Milky Way disk of satellites through the accretion of associations of dwarf galaxies

Abstract

En este artículo se presentan los resultados de simulaciones numéricas newtonianas de N-cuerpos de la caída hacía el halo de materia oscura de la Vía Láctea de asociaciones de galaxias enanas esferoidales con materia oscura y sin ella. Se generaron las condiciones iniciales utilizando el programa ZENO y el GADGET-2 para simular un sistema aislado en donde estas asociaciones de enanas se precipitan hacia el halo de materia oscura de la Vía Láctea. Con el fin de evaluar la posibilidad de que el disco de satélites de la Vía Láctea hubiese tenido su origen en este tipo de procesos de acreción, se analizaron algunas características de las galaxias enanas finales, tales como la distribución en torno al disco de la galaxia, el perfil de densidad, la dispersión de velocidades y las velocidades radiales de las enanas. Las asociaciones se ubicaron a distancias radiales iniciales de 4, 2 y 1 Mpc del centro de la Vía Láctea y se dejó evolucionar el sistema durante 10 giga años en cada una de las simulaciones. Se encontró que las asociaciones ubicadas a distancias iniciales mayores o iguales a 2 Mpc no son apropiadas debido a que su tiempo de acreción es superior a un tiempo de Hubble. Para el caso de asociaciones ubicadas inicialmente a 1 Mpc del centro de la Vía Láctea, se encontró que no es posible que el disco de satélites se haya formado a partir de asociaciones libres de materia oscura, y que una estructura similar al disco de satélites se pudo haber formado mediante la acreción de asociaciones de galaxias enanas con materia oscura que cayeran al halo de la Vía Láctea siguiendo órbitas parabólicas. Sin embargo, las distancias de los remanentes al centro de la galaxia no reproducen aquellas reportadas en la literatura.

We present here the results of several numerical Newtonian N-body simulations of the accretion towards the Milky Way of associations of dwarf spheroidal galaxies with and without dark matter content. We generated the initial objects using ZENO and simulated an isolated environment where these associations fall towards the dark matter halo of the Milky Way using GADGET-2. In order to test if the disk of satellites of the Milky Way (DoS) could have been formed by that kind of accretions, we analyzed some characteristics of the final dwarf galaxies such as their distribution with respect to the disk of the Galaxy, their density profile, velocity dispersion and radial velocities. The associations were initially located at radial distances of 4, 2 y 1 Mpc from the center of the Milky Way, and the evolution of the system was simulated for 10 Gyr in each of the runs. We found that associations located at initial radial distances larger than 2 Mpc were not suitable because their time of infall was larger than a Hubble time, and that for the case of associations initially located at 1 Mpc from the center of the Milky Way, it is unlikely that, with the parameters used in this study, the satellites of the DoS could come from dark matter-free associations of dwarf galaxies, while it is possible that the DoS may have been formed by the infall of associations of dwarf galaxies embedded in dark matter haloes following parabolic orbits. However, the distances of the remnants at the final snapshot do not reproduce those reported in the literature for the satellites of the Milky Way.