11 pages, 8 figures. Invited review for the proceedings of "The Role of Disk-Halo Interaction in Galaxy Evolution: Outflow vs. Infall?", held in Espinho, Portugal, 18-22 August 2008
The interstellar medium (ISM) is subject, on one hand, to heating and cooling processes that tend to segregate it into distinct phases due to thermal instability (TI), and on the other, to turbulence-driving mechanisms that tend to produce strong nonlinear fluctuations in all the thermodynamic variables. In this regime, large-scale turbulent compressions in the stable warm neutral medium (WNM) dominate the clump-formation process rather than the linear developent of TI. Cold clumps formed by this mechanism are often bounded by sharp density and temperature discontinuities, which however are not contact discontinuities as in the classical 2-phase model, but rather "phase transition fronts", across which there is net mass and momentum flux from the WNM into the clumps. The clumps grow mainly by accretion through their boundaries, are in both thermal and ram pressure balance with their surroundings, and are internally turbulent as well, thus also having significant density fluctuations inside. The temperature and density of the cold and warm gas around the phase transition fronts fluctuate with time and location due to fluctuations in the turbulent pressure. Moreover, shock-compressed diffuse unstable gas can remain in the unstable regime for up to a few Myr before it undergoes a phase transition to the cold phase. These processes populate the classically forbidden density and temperature ranges. Since gas at all temperatures appears to be present in bi- or tri-stable turbulence, we conclude that the word "phase" applies only locally, surrounding phase transition sites in the gas. Globally, the word "phase" must relax its meaning to simply denote a certain temperature or density range.
MEGATRON: Disentangling Physical Processes and Observational Bias in the Multi-Phase ISM of High-Redshift Galaxies
University of Oxford（牛津大学）；University of Chicago（芝加哥大学）；Kavli Institute for Cosmological Physics, University of Chicago（芝加哥大学卡弗里宇宙物理学研究所）；University College London（伦敦大学学院）；University of Bath（巴斯大学）；Institut d’Astrophysique de Paris, Sorbonne Universites, CNRS（巴黎天体物理研究所，索邦大学，法国国家科学研究中心）；Universite Claude Bernard Lyon 1, CRAL UMR5574, ENS de Lyon, CNRS（里昂第一大学，CRAL，里昂高等师范学校，法国国家科学研究中心）；Yonsei University（延世大学）；University of Wisconsin-Madison（威斯康星大学麦迪逊分校）；Universiteit Gent（根特大学）
Three-phase Interstellar medium in Galaxies Resolving Evolution with Star formation and Supernova feedback (TIGRESS): Algorithms, Fiducial model, and Convergence
The Launching of Galactic Winds from a Multiphase ISM
Max Planck Institute for Astrophysics（马普天体物理研究所）；Astronomisches Rechen-Institut, Zentrum für Astronomie, Universität Heidelberg（海德堡大学天文学计算研究所）；Hamburger Sternwarte, Universität Hamburg（汉堡大学天文台）
The $σ_s^2-\mathcal{M}$ relation in the multi-phase ISM: Exploring the density PDF with the Cloud Factory simulations
SUPA, School of Physics and Astronomy, University of St. Andrews（圣安德鲁斯大学物理与天文学学院）；Universität Heidelberg, Zentrum für Astronomie, Institut für Theoretische Astrophysik（海德堡大学天文学中心理论天体物理学研究所）；Max Planck Institute for Astronomy（马克斯·普朗克天文学研究所）
AGN feeding and feedback in Fornax A: kinematical analysis of the multi-phase ISM
本文对天炉座A附近的活动星系核（AGN）周围的气体介质进行了多波长研究。使用MeerKAT，ALMA和MUSE观测，我们揭示了原子（HI），分子（CO）和电离气体在其中心和沿射电喷流的复杂分布。通过研究多相气体的多尺度运动学，我们揭示了活动星系核中存在的同时馈送和反馈现象。几个云和一个延伸的3千秒差距的灯丝-垂直于无线电喷流和内部磁盘（$r\lesssim 4.5$千秒差距）-显示出高度湍流的运动学，这可能会导致非线性凝聚和随后的混沌冷吸积（CCA）到活动星系核。在无线电喷流和外部（$r\gtrsim 4.5$ kpc）环后，我们确定了一个夹带的大规模（$\sim$ $10^7$ M $_\odot$）多相流出（$v_{\rm OUT}\sim 2000$ km s $^{-1}$）。天炉座A（$\sim$ 300万年）核活动的快速闪烁和经历湍流凝结雨到活动星系核的气体提供了定量证据，表明一个周期性的，紧密的馈送和反馈循环可能是自我调节天炉座A的活动，与CCA模拟一致。迄今为止，这是对这种机制最深入的探索之一，为将这些精确的诊断应用于附近活动星系核主机及其多相ISM的更大样本铺平了道路。
Models of Multi-component Splash Bridges in Face-on Galaxy Disc Collisions
我们使用一个非弹性粒子代码与冲击和冷却计算的亚网格水平上研究气体的星系盘之间的直接碰撞。星际介质（ISM）的磁盘建模与连续的热相。这些模型产生了许多独特的结构，统称为飞溅桥。它们的范围从中央的桥盘到漩涡状的薄片，类似于在相互作用的星系中观察到的。这些形貌对旋转、相对质量、圆盘偏移和圆盘中的气体结构敏感。在太菲星系- NGC 12914/15的情况下，广泛的观测揭示了无线电连续发射气体，HI气体，热X射线从热扩散气体和更多的$H_2$比存在于银河系共存的桥梁。$H_2$的起源和ISM的大的不对称分布尚不清楚。我们发现，对于小光盘碰撞参量，多个阶段的ISM与密度超过许多数量级，可以从他们的宿主星系到一个Taffy一样的桥梁。盘初始重叠的方向对ISM各相的分布有很大的影响。在某些情况下，这些模型还预测了一个可能的“暗星系”的形成，这是一个远离任何一个星系的星盘潜力的致密ISM的大平坦区域。
ESA Voyage 2050 white paper: A complete census of the gas phases in and around galaxies, far-UV spectropolarimetry as a prime tool for understanding galaxy evolution and star formation
Kinematics and Dynamics of Multiphase Outflows in Simulations of the Star-Forming Galactic ISM
由恒星反馈产生的星系外流在本质上是多相的。观测和模拟都表明，在银河系盘中面的几千秒差距内的物质是由嵌入在热风中的暖云组成的。从理论上理解外流现象，包括风和喷泉流，需要研究热相之间的相互作用。我们开发了一种方法来量化这些相互作用，通过测量的质量，动量和能量通量交换使用时间和空间平均量和守恒定律。我们将这种方法应用于恒星形成ISM MHD模拟的基础上TIGRESS框架，太阳邻域条件。为了评估阶段之间的相互作用的程度，我们首先检查"弹道模型“的有效性，该模型预测了被视为非相互作用云的暖相（$5050\,\rm{K}<T<2\times10^4\,\rm{K}$）的轨迹。该模型在中等垂直速度（$ 50$ km s $^{-1}$ $\lesssim |v_z| \lesssim 100 $ km s $^{-1}$）下是成功的，但在较高速度下，我们观察到与弹道模型相比，模拟的温暖流出量过多。高速中温（$2\times10^4\,\rm{K}<T<5\times10^5\,\rm{K}$）气体的冷却不能完全解释这种差异。通过考察质量、动量和能量的通量，我们得出结论，热相通过中间相的冷却获得质量，而动量从热相（$T>5\times10^5\,\rm{K}$）转移到热相。来自热流出的大的能量通量被转移到温暖和中间阶段，并迅速辐射出去。一个简单的相互作用模式意味着喷泉流中的有效暖云尺寸为几个100…
Hot phase generation by supernovae: resolution, chemistry and thermal conduction
超新星（SN）在星际介质（ISM）中产生热气体，帮助设置ISM结构并支持外流的驱动。在真实的多相ISM中，解决太阳质量和亚秒差距分辨率下的星系形成模拟中的热气体生成问题是非常重要的。我们测试分辨率要求，模拟SN爆炸波在三个金属丰度（$Z = 0.01, 0.1$和$1 Z_{\odot}$），六个密度和各自的平衡化学成分（$n=0.001$厘米$^{-3}$ - $100$厘米$^{-3}$），和四个质量分辨率（$0.1$ - $100$ M $_{\odot}$），在三维。我们包括非平衡冷却和化学，一个均匀的星际辐射场，屏蔽与现代压力能量平滑粒子流体动力学（SPH）方法，包括各向同性热传导和无网格有限质量（MFM）求解器。我们发现更强的分辨率要求化学和热相生成比动量生成。虽然在$10$ M $_{\odot}$中，Sedov相结束时的径向动量开始收敛，但热相生成和化学需要更高的分辨率来正确表示Sedov相结束时的中性氢到电离氢的部分。热传导通常使热相减少$0.2$ dex，并且对化学组成几乎没有影响。在一般情况下，我们的$1$，和$0.1$ M $_{\odot}$的结果同意与以前的数值和分析估计。我们的结论是，对于这里提出的热能注入SN模型，需要高于$10$ M $_{\odot}$的分辨率来模拟多相ISM中的化学、动量和热相生成。
The atomic multiphase interstellar medium of galaxies in the COLIBRE simulations
University of Vienna（维也纳大学）；Leiden University（莱顿大学）；Università degli Studi di Milano-Bicocca（米兰比可卡大学）；University of Durham（杜伦大学）；University of Hull（赫尔大学）；University of Hertfordshire（赫特福德大学）
Modelling the evolution and influence of dust in cosmological simulations that include the cold phase of the interstellar medium
University of Portsmouth（朴茨茅斯大学）；Leiden University（莱顿大学）；University of Vienna（维也纳大学）；University of Hull（赫尔大学）；Lorentz Institute for Theoretical Physics, Leiden University（莱顿大学洛伦兹理论物理研究所）；University of Milano-Bicocca（米兰比可卡大学）；Durham University（杜伦大学）
The magnetic field in the multi-phase interstellar medium of NGC 6946
School of Astronomy, Institute for Research in Fundamental Sciences (IPM)（基础科学研究所天文学院）；I. Physikalisches Institut, University of Cologne（科隆大学第一物理研究所）；Max-Planck-Institut für Radioastronomie（马克斯·普朗克射电天文研究所）；Department of Physics & Astronomy, University of South Carolina（南卡罗来纳大学物理与天文学系）；NASA Ames Research Center（NASA艾姆斯研究中心）；Bay Area Environmental Research Institute（湾区环境研究所）
本研究通过比较 NGC 6946 的远红外和射电偏振观测，发现其磁场全局有序但受恒星形成湍流局部调制，并定量揭示了冷尘埃与弥漫同步辐射相中磁场有序性的差异。
Influence of galactic arm scale dynamics on the molecular composition of the cold and dense ISM III. Elemental depletion and shortcomings of the current physico-chemical models
本文研究了星际介质中的元素损耗。我们结合了银河系模型的结果，描述了致密核形成过程中的气体物理条件与全气体颗粒化学模型。在扩散和稠密介质之间的过渡期间，最初在气体中的原子元素的储存器逐渐在尘埃颗粒上耗尽（对于那些离子来说，有一个中和阶段）。当密度大于100 cm $^{-3}$时，该过程变得有效。如果致密材料回到扩散状态，这些元素又回到气相，因为冰上分子的光离解，然后从颗粒上热解吸。对于密度低于10 cm $^{-3}$的颗粒或气相中的分子形式，颗粒上没有残留物。一个例外是氯，它在低密度下有效地转化。我们现有的气体颗粒化学模型不能再现在扩散介质中观察到的原子的耗尽，除了Cl，其气体丰度遵循在密度小于10 cm $^{-3}$的介质中观察到的气体丰度。这表明关键的过程（可能涉及化学吸附和/或冰辐射深刻改变冰的性质）缺失。
