An Origin of Supersonic Motions in Interstellar Clouds
采用二维流体动力学数值计算方法,研究了激波在星际介质中的传播过程。我们提出的高分辨率的二维计算结果,遵循破碎由于在冲击压缩层的热不稳定性。我们发现在激波阵面后面的几何薄的冷却层碎裂成小的云团。在温暖的中性介质中,碎片以冷凝结的形式嵌入其中,这些云团具有超音速弥散。碎片往往会合并成更大的云。
2001-12-18 astro-ph
Thermal Conduction and the Stability of Hot Accretion Flows
最近,Medvedev & Narayan(2001)发现了一种新型的吸积流,即围绕快速旋转的中子星的热沉降流。该流动是冷却主导的,在能量上类似于Shapiro,Lightman和Eardley(1976,SLE)的解决方案。由于已知SLE溶液是热不稳定的,人们可能会怀疑新的溶液也是不稳定的。然而,由于吸积气体的温度非常高,热传导非常强,可以抑制热不稳定性。我们分析了热传导在热沉降流和SLE溶液中的作用。在热沉降流中,碰撞是非常罕见的。因此,热传输通过电子沿着缠结的磁场线的自由流动而发生。我们发现,传导是足够强的,使流动边缘稳定。相反,在较冷的SLE溶液中,传导是通过碰撞,斯皮策型运输。在这种情况下,传导是较弱的,我们发现,SLE解决方案是热不稳定的,即使在存在的传导。
2001-07-03 astro-ph
On the Disalignment of Interstellar Grains
已经提出了几种机制来解释星际磁场的晶粒排列,包括顺磁耗散,辐射扭矩,和超音速气体颗粒流。这些都必须与错位过程竞争,包括与气体原子碰撞产生的随机定向扭矩。我描述了一种新的错位机制的晶粒,具有随时间变化的电偶极矩和整个磁场漂移。取决于漂移速度,这种机制可能会产生一个更短的失调时间尺度比随机气体原子的影响。对于超热旋转的晶粒,新的错位过程可能是更有效的碳质粉尘比硅酸盐粉尘。这可能导致硅酸盐颗粒的有效排列,但碳质颗粒的排列较差。
2006-03-11 astro-ph
Numerical simulations of buoyancy instabilities in galaxy cluster plasmas with cosmic rays and anisotropic thermal conduction
在星系团中,团内等离子体的比熵向外增加。然而,最近的一些研究表明,由于宇宙射线和各向异性热传导的影响,团内介质受到浮力不稳定性。在本文中,我们提出了一个新的数值算法来模拟这种不稳定性。这种数值方法将宇宙射线视为流体,考虑了热量和宇宙射线沿磁场线的扩散,并强制执行温度和宇宙射线压力保持为正的条件。我们进行了几个测试,以确保代码的准确性,包括详细匹配的分析结果的本征函数和增长率的线性浮力不稳定性。该数值方法不仅可用于模拟星系团等离子体中由宇宙线浮力驱动的对流,也可用于其他应用,包括聚变等离子体、星际介质和超新星遗迹。
2008-09-02 astro-ph
Evaporation and Condensation Processes of Giant Molecular Clouds in a Hot Plasma
利用二维流体动力学模拟研究了星际介质热相中巨分子云的蒸发和凝结过程。本文计算了亚音速热稀薄等离子体流中冷云和浓云的演化。我们的代码包括自重力,加热和冷却过程以及电子热传导。显着的差异之间发生的模拟与不热传导。
2000-01-26 astro-ph
The Field Condition: A New Constraint of Spatial Resolution in Simulations of the nonlinear Development of Thermal Instability
我们使用一维数值计算来呈现热不稳定介质的动力学,包括冷却、加热、热传导和物理粘性。我们从热不稳定的单相介质建立两相介质,并跟踪其长期演化。为了阐明热传导的作用,我们比较了两种模型的结果,有和没有热传导。计算表明,热传导有助于产生云平移运动的动能。接下来,我们关注空间分辨率,因为我们必须解决场长度$λ_{\rm F}$,这是热传导的特征长度尺度。结果表明,只有当热传导,并使用足够大的单元数收敛。我们发现有必要保持小于$λ_{\rm F}/3$的细胞大小,以实现在两相介质中的收敛运动。我们将解决$λ_{\rm F}/3$的约束称为“字段条件”。包含热传导以满足场条件对于热不稳定性(TI)的数值研究是至关重要的,并且对于湍流星际两相介质的研究可能是重要的:没有热传导的TI的计算可能容易受到人为现象的污染,这些人为现象不会随着分辨率的增加而收敛。
2004-02-03 astro-ph
Simulations of Mixed Morphology Supernova Remnants With Anisotropic Thermal Conduction
通过数值模拟,我们探索了各向异性热传导对超新星遗迹在不同密度的星际介质中演化的作用。我们发现,一个在致密环境中膨胀的遗迹可以在20 kyr内产生中心明亮的硬x射线辐射,并在60 kyr内的超新星事件中心明亮的软x射线辐射。在更稀薄的环境中,硬x射线中中心明亮结构的出现要延迟到大约60 kyr。这样的残骸发出的软x射线在其可观测的寿命期间可能不会变成中心明亮。这可以解释观测结果表明,混合形态的超新星遗迹优先发生在密度更高的分子环境附近。膨胀到密度更大的环境中的残余物往往更小,这使得热传导更容易使其热气泡的温度发生更大的变化。我们表明,较低的温度使得它非常有利于使用高阶段的离子作为诊断的热气泡在信噪比。特别是,分布的O VIII过渡壳明亮的早期时代的中心明亮的后期时代的SNR扩展在一个密集的ISM的演变时,包括热传导的物理。
2006-04-21 astro-ph
A Survey of OVI Absorption in the Local Interstellar Medium
本文报道了用远紫外光谱探测器(FUSE)对本地星际介质(LISM)中25颗白矮星的OVI 1032吸收进行观测的结果。我们发现,沿所有视线的星际OVI吸收一般都很弱,在一些情况下,完全不存在。25颗恒星中有12颗没有检测到显著性大于2 σ的OVI吸收,其中1 σ不确定度为4 mA,相当于OVI柱密度约为3 x 10^12 cm^-2。在剩下的恒星中,大多数的柱密度N(OVI)< 10^13 cm^-2,没有柱密度超过1.7 x 10^13 cm^-2。对于热(T_eff > 40,000 K)白矮星的视线,有一些证据表明OVI吸收可能至少部分来自光球或拱星。我们解释的“补丁”分布的OVI吸收的模型,其中OVI是形成在蒸发界面之间的冷云和热,扩散气体在本地气泡(LB)。如果云包含缠结的或切向的磁场,那么在云表面的大部分上热传导将被淬灭,并且OVI将仅在允许传导操作的局部“补丁”中形成。我们在LISM中发现OVI空间的平均密度为2.4 x 10^-8 cm^-3,这与kpc尺度上银河系盘的密度值相似,或者略大一些。这种局部密度意味着在LB内100 pc的路径长度上,平均OVI柱密度约为7 x 10^12 cm^-2。这里给出的OVI数据似乎与Breitschwerdt和Schmutzler(1994)提出的模型不一致,在该模型中,高电离气体在低动力学温度(~ 50,000 K)下渗透L…
2004-11-02 astro-ph
Simulating the formation and evolution of galaxies: Multi-phase description of the interstellar medium, star formation, and energy feedback
我们提出了一个多相位表示的ISM在NB-TSPH模拟的星系形成和演化,特别注意的情况下,早型星系。冷气体云由所谓的粘性粒子算法描述。它们可以在热的ISM介质中自由移动;恒星在这些云内形成,三个重子相(热气、冷云、恒星)之间的质量交换受辐射和康普顿冷却以及超新星爆炸、恒星风和紫外辐射的能量反馈控制。我们还考虑了热传导、云-云碰撞和化学富集。我们的模型与以前的研究相同的主题,并改进。恒星形成率的结果是非常有希望的,并同意最近的观测数据的早期类型的星系。这些模型进一步支持了修正后的星系形成的整体方案,该方案最近也得到了高红移数据的加强,导致了所谓的缩小和自上而下的方案。
2007-06-22 astro-ph
The Velocity Distribution of the Nearest Interstellar Gas
从光学和紫外线吸收线数据中确定了距离太阳约30 pc的星际云簇的整体流速,在省略了具有拱星盘或可变发射线的样本星和活动变量HR 1099之后。剩下的60颗恒星的96个速度分量产生了一个通过当地静止标准的流速度为-17.0+/-4.6 km/s,上游方向为l=2.3 deg,b=-5.2 deg(使用依巴谷的太阳顶点运动值)。星际物质(ISM)在30秒差距内的速度分散与附近的扩散云是一致的,但目前的统计数据是不足以区分高斯或指数分布的大流量速度。整体流矢量的上游方向表明与环I超新星遗迹有关的起源。可以看到按区域分组的分量速度,表明区域偏离整体流速或可能分离的云。从供给ISM的小云团到太阳系的吸收成分形成了区域特征之一。上游和下游气体速度之间的标称梯度可能是太阳位置靠近当地云复合体边缘的人为因素。太阳可能在几千年内从周围的气体补丁中出现。
2002-06-05 astro-ph
Parker/buoyancy instabilities with anisotropic thermal conduction, cosmic rays, and arbitrary magnetic field strength
本文报道了含宇宙射线的磁化引力分层等离子体的局部稳定性分析结果。我们考虑了宇宙射线扩散和平行于磁场的热传导,并允许β取任何值,其中p是等离子体压力,B是磁场强度。我们采取的重力加速度是在z方向和平衡磁场是在y方向,我们推导出的色散关系的小振幅不稳定性和波的大|k_x|限制。本文利用Routh-Hurwitz判据,解析地证明了在此极限下稳定的充要判据是nk_BdT/dz + dp_cr/dz +(1/8 pi)dB^2/dz > 0,其中T为温度,n为热粒子数密度,p_cr为宇宙线压力.我们提出了近似的解析解的正常模式在低和高扩散率的限制,表明它们是一致的导出的稳定性标准,并比较它们的数值结果从完整的,未近似的,色散关系。我们的结果扩展了早期的分析星系团等离子体中的浮力不稳定性的β <= 1制度。我们的研究结果还扩展了早期的帕克不稳定性的分析,占各向异性热传导,并表明,星际介质是更不稳定的帕克不稳定性比以前的研究中,热等离子体被视为绝热的预测。
2008-09-03 astro-ph
Thermal Instability in a Cooling and Expanding Medium Including Self-Gravity and Conduction
本文系统地研究了介质在冷却、自重和热传导作用下的线性热稳定性,并讨论了无扰状态下的整体冷却和膨胀。一个一般的,递归的WKB解的扰动问题,可以应用到各种各样的情况下,其中有一个分离的时间尺度为不同的物理过程。解决方案明确给出和讨论的情况下,当声音传播和/或自重是最快的过程,冷却,膨胀和热传导操作较慢的时间尺度。还简要讨论了冷却或传导在最快时间尺度上操作的情况下的解决方案。本文得到的WKB一般解可以解决热传导和自重对整体冷却膨胀介质热稳定性的影响问题。作为分析的结果,临界波长(通常称为字段长度)以上的冷却使扰动对热传导的作用不稳定的情况下,一个未扰动的背景与净冷却。作为天体物理学的应用,广义场长度是针对热(10^4 - 10^8 K)光学薄介质(例如,适用于SNR或超级气泡的热星际介质)使用实际冷却函数并包括弱磁场计算的。的稳定域进行了比较的基础上的背景是在热平衡的模型的预测。特别是,在全球净冷却的情况下,声波的不稳定域要大得多。
2002-01-10 astro-ph physics.flu-dyn
Zooming in on the Coma Cluster with Chandra: Compressed Warm Gas in the Brightest Cluster Galaxies
钱德拉拍摄的后发座星系团中心区域的图像显示,它的两个主要星系NGC 4874和NGC 4889都保留了它们的X射线气体日冕的中心部分。温度为1-2 keV的星际气体被后发座星系团的热星系际介质限制在致密的云(半径仅为3 kpc)中,其中包含10^8 M太阳的气体。这些云中气体的物理状态似乎是由辐射冷却和通过这些云和热星团气体之间的界面抑制(30-100倍)热传导之间的微妙平衡决定的。
2001-06-12 astro-ph
Numerical simulation of large-scale magnetic-field evolution in spiral galaxies
用数值方法研究了盘星系中大尺度磁场的演化。本文将螺旋势或棒势扰动下的圆盘气体动力学模拟与感应方程的运动学计算结合起来,阐明了非轴对称圆盘结构对磁场的影响。星际湍流的影响被描述为磁场的湍流扩散。由于α效应在星系中的实际存在并不明显,所以我们没有考虑通常采用的α效应发电机机制。我们的主要关注点是要清楚如何观测和理论上建立良好的气流影响的磁场结构和演变,而不把大量的人工参数的模型。我们已经发现,密度波流运动的气体有一个显着的影响,磁场的分布:由于在这些地区的压缩和额外的剪切流的气体的磁力线是很好地对准螺旋臂。
1995-04-02 astro-ph
Energy Dissipation in Multi-Phase Infalling Clouds in Galaxy Halos
在大星系的形成过程中,热不稳定性会导致在稀薄的热气体背景中形成大量的冷碎片。热气体达到准流体静力平衡。虽然冷云的压力被热气体所限制,但它们落入星系势中,它们的运动受到热气体的阻力。由于冷云下沉而释放的重力能首先转化为它们的动能,随后作为热量消散。因此,冷云代表背景热气体的潜在重要能量源,这取决于沉积在云内的热能与热气体的比率。在本文中,我们表明,大部分的耗散能量沉积在稀薄的热晕气体,提供了一个内能的来源,以补充损失的热气体通过韧致辐射发射和传导到冷云。冷云运动产生的热量使星际介质的多相结构得以维持。
2004-07-19 astro-ph
The Magnetohydrodynamics of Shock-Cloud Interaction in Three Dimensions
作为研究星际介质中具有密度不均匀性的激波相互作用的模型,研究了稠密球形云与强平面激波相互作用时的磁流体动力学演化。云被假定为足够小,辐射冷却,热传导和自引力可以忽略不计。各种初始取向(包括平行,垂直,和斜入射冲击法线)和强度的磁场进行了研究。在相互作用的早期阶段(小于所传输的冲击穿过云内部所需时间的两倍),冲击云的结构和动力学对磁场强度和方向相当不敏感。然而,在晚些时候,强场大大改变了云的动力学,通过稳定云表面的界面来抑制碎片和混合。与流体动力学的情况相比,即使是微弱的磁场也能极大地改变云的演化。不同几何形状的弱场导致磁能密度的不同分布和放大,这可能会影响与超新星遗迹等相关的冲击云预期的热和非热x射线发射。
2008-02-19 astro-ph
Molecular cloud regulated star formation in galaxies
我们描述了一个数值实现的恒星形成的盘星系,其中的冷却气体的恒星在多相星际介质的转换率,在分子云的形成和破坏。在这个模型中,云由热不稳定的环境气体形成,并被大质量恒星的反馈和热传导破坏。环境相的反馈使气体循环成炽热的星系喷泉或星系风。我们使用光滑粒子流体动力学(SPH)模拟周围的气体流体动力学。然而,我们无法在冷而稠密的分子气体中解析出金斯质量,因此,我们用碰撞时凝结的弹道粒子来表示云相。我们表明,这自然会产生一个多相介质与冷云,一个温暖的磁盘,热超新星气泡和热,稀薄的晕。我们实现这个模型是基于Gadget N-Body代码。我们通过演化一个孤立的银河系状星系来说明这个模型,并研究了在旋转的球形坍缩中形成的圆盘的性质。许多观测到的盘星系的性质,包括分子云的质量谱,分子分数作为半径的函数,施密特定律,恒星密度分布和星系喷泉的外观再现。
2007-01-30 astro-ph