Star formation in high redshift galaxies including Supernova feedback: effect on stellar mass and luminosity functions
我们提出了一个高红移星系形成的半解析模型。在我们的模型中,星系内部的恒星形成是由超新星(SNe)驱动的外流反馈调节的。考虑到SNe反馈的自洽性,我们导出了单个星系中恒星形成率的封闭解析形式。结果表明,我们的模型可以解释观测到的从矮星系到大质量星系$10^{12} M_\odot$的恒星质量与星系圆速度之间的相关性。对于小质量的矮星系,除了超新星反馈之外,还需要额外的反馈来解释观测数据的传播。我们的模型再现所观察到的3-D基本的恒星质量,气相金属丰度和恒星形成率在星系建立SNe反馈在建立这种关系中起着重要作用之间的相关性。此外,观测到的Lyman-Break星系(LBG)的紫外光度函数很好地解释了我们的反馈诱导恒星形成模型的一个巨大的红移范围的$1.5 \le z \le 8$。特别是,平坦的光度函数在低光度端自然出现,由于我们明确的SNe反馈处理。
2014-01-29 astro-ph.CO astro-ph.GA
Halo expansion in cosmological hydro simulations: towards a baryonic solution of the cusp/core problem in massive spirals
冷暗物质模型的一个明确预测是在所有质量尺度上存在尖状暗物质晕密度分布。这是不符合观察到的旋转曲线的旋涡星系,挑战小尺度上,否则成功的CDM范例。本文采用高分辨率的宇宙流体动力学模拟方法研究了耗散过程对类银河天体(M~ 1 e12 Msun)中暗物质内部分布的影响。我们的模拟包括超新星反馈,以及大质量恒星在爆炸成为超新星之前的辐射压力的影响。增加恒星反馈的结果在膨胀的暗物质晕,而不是收缩相对于N体模拟。重子能够擦除暗物质的尖形分布,在一个巨大的银河状晕的中心几千秒差距处产生一个平坦的、核心的、暗物质密度分布。的配置文件是很好的拟合Burkert配置文件,拟合参数与观察一致。此外,我们得到平坦的旋转曲线以及扩展,指数恒星盘配置文件。虽然我们获得的恒星盘仍然部分太厚,不像MW薄盘,但这项初步研究表明,重子分量中有足够的能量可以改变大质量盘星系中的暗物质分布,为长期存在的尖点与核心问题提供了可能的解决方案。
2011-11-23 astro-ph.CO astro-ph.GA
The interaction of dark matter cusp with the baryon component in disk galaxies
本文研究了盘星系的形成和演化对暗晕物质分布的影响。我们对孤立的暗物质晕和两组分暗物质+重子进行了模拟。对恒星粒子和DM粒子采用N体方法,对气体动力学采用TVD MUSCL方案。模拟包括恒星形成、恒星反馈、星际介质加热和冷却等过程。高空间分辨率的数值实验结果让我们得出两个主要结论。首先,恒星形成和超新星反馈的计算解决了宇宙学模拟预测的暗物质分布的所谓尖点问题。第二,暗物质与恒星和气态星系盘的动态子结构的相互作用(例如,螺旋波,酒吧)有一个影响的形状的黑暗晕。特别是,面内分布的暗物质是更对称的运行,其中重子分量考虑。
2012-04-22 astro-ph.CO astro-ph.GA
Dark Matter Cores and Cusps in Spiral Galaxies and their Explanations
我们比较了螺旋星系的核心与尖点问题的解决方案,这也被认为是一个多样性问题,并证明了暗物质晕的尖点与恒星表面亮度相关。我们比较旋转曲线拟合的自相互作用的暗物质(SIDM)模型,其中自洽包括重子的晕轮廓的影响,和流体动力学N体模拟与冷暗物质(CDM)的dosage样本。SIDM模型预测了核心大小和恒星表面密度之间的强相关性,并且它提供了对数据的最佳全局拟合。没有强重子反馈效应的CDM模拟不能解释低表面亮度星系中的大暗物质核。另一方面,由于强反馈,CDM模拟不能产生具有高恒星和暗物质密度的星系类似物,因此它们在解释高表面亮度星系的旋转曲线方面存在困难。这意味着需要修改当前的反馈实现。我们还明确地表明,如何集中质量和恒星晕质量的关系一起导致径向加速度关系(RAR)在平均意义上,并重申这一点,RAR不捕捉星系旋转曲线的多样性在内部区域。这些结果使一个强有力的情况下,SIDM作为场星系的核心和尖点的解释。
2019-11-01 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
Non-explosive pre-supernova feedback in the COLIBRE model of galaxy formation
Università degli Studi di Milano Bicocca(米兰比可卡大学);University of Vienna(维也纳大学);Leiden University(莱顿大学);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 Portsmouth(朴茨茅斯大学);University of Durham(杜伦大学)
COLIBRE模型中通过非爆炸性预超新星反馈调节恒星形成,提升数值收敛性并促进自调节星系生长。
2026-02-10 astro-ph.CO astro-ph.GA
Supernova Feedback in an Inhomogeneous Interstellar Medium
超新星反馈是形成星系星际介质的关键过程之一。SNe有助于(在某些情况下可能占主导地位)驱动ISM中的湍流和加速银河风。现代宇宙学模拟有足够的分辨率来捕捉星系ISM中的主要结构,但通常仍然无法明确解决所有的小尺度恒星反馈过程,包括超新星遗迹(SNRs)的膨胀。我们进行了一系列的控制三维流体动力学(自适应网格细化)模拟的单个SNR扩展在一个不均匀的密度场与统计的湍流ISM的动机。我们用这些来量化的动量和热能注入SNe作为空间尺度和密度,金属丰度和周围介质的结构的函数。我们开发了一系列的分析公式,我们适合模拟。这些公式可以作为一个更有预测性的亚分辨率模型的基础上SN反馈星系形成模拟。然后,我们使用多个,随机驱动的SNE,解决SNR的关键阶段的模拟测试的次分辨率模型,并表明它准确地捕捉湍流动能和热能在ISM。相比之下,在文献中提出的SN反馈模型的基础上“延迟冷却”显着overpredict晚的时间热能和动量的SNR。
2016-01-08 astro-ph.CO astro-ph.GA
Cusp-core transformations induced by AGN feedback in the progenitors of cluster galaxies
在最近的一项研究(Martizzi et al. 2012)中,我们使用宇宙学模拟来表明,活动星系核(AGN)对星系团中气体分布的反馈对于确定这些系统中心区域的恒星和暗物质的空间分布非常重要。暗物质、重子和黑洞的分级组装掩盖了重组过程背后的物理机制。在这里,我们使用理想化的模拟来跟踪一个巨大的暗物质晕的反应,因为我们用受控的冷气体供给中央黑洞。这消除了宇宙学模拟中发生的大部分复杂性,这些复杂性可能会使我们以前的研究产生偏差。我们证实了我们以前的结果:气体加热和驱逐的中心区域的晕AGN反馈可以返回冷却后,重复的周期产生的引力势波动负责不可逆的修改的暗物质质量分布。主要结果是从晕的中心区域排出大量的重子和暗物质。根据这里提出的工作,外流引起的波动代表了唯一的机制,能够有效地创造星系团中的暗物质核心。
2013-05-10 astro-ph.CO
Supernova Feedback Keeps Galaxies Simple
星系在自引力、自转、吸积、并合和反馈的作用下不断演化。目前流行的冷暗物质宇宙学框架,提出了一个星系形成的分级过程,其中星系的当前属性是由它们的个体历史决定的,这些个体历史是由较小的碎片组装而成的。然而,最近的研究发现了星系属性之间令人惊讶的相关性,在某种程度上形成了一个单参数集躺在一个单一的基本线。在文献中有人认为,这种简单性很难在星系合并的层次范式中解释。令人困惑的结果之一是中性氢质量和表面积之间的简单线性相关性,这意味着不同的星系具有非常相似的中性氢表面密度。在这项工作中,我们表明,自我调节的恒星形成,由引力不稳定性和超新星的机械反馈之间的竞争驱动,可以解释几乎恒定的中性氢表面密度跨越星系。因此,我们恢复了中性氢质量和表面积之间观察到的简单标度关系。这一结果进一步加深了我们对不同星系的观测性质令人惊讶的简单性的理解。
2011-03-14 astro-ph.CO astro-ph.GA
A cuspy dark matter halo
尖点核心问题是小尺度冷暗物质范式的主要挑战之一:预计暗物质晕的密度将迅速向中心上升,如rho ~ r^alpha,α在-1和-1.5之间,而这样的尖点轮廓尚未被清楚地观察到。我们已经进行了空间分辨映射的气体动力学向附近的超扩散星系(UDG),AGC 242019。推导出的暗物质的旋转曲线与Navarro-Frenk-White模型描述的尖点轮廓吻合较好,而排除了伪等温模型和Burkert模型的核轮廓。晕的α =-(0.90+-0.08),最内侧半径为0.67 kpc,Mhalo=(3.5+-1.2 E10 Msun,浓度为2.0+-0.36。AGC 242019通过将模糊暗物质的粒子质量约束为< 0.11E-22 eV or >3.3 E-22 eV,自相互作用暗物质的横截面为< 1.63 cm 2/g,以及温暖暗物质的粒子质量为> 0.23 keV,所有这些都与其他约束相矛盾,从而挑战冷暗物质的替代品。修正后的牛顿动力学也与AGC 242019的浅径向加速度关系不一致。对于将尖点转变为核心的反馈情况,AGC 242019不同意恒星与晕质量比相关的模型,但同意恒星形成阈值相关的模型。作为一个UDG,AGC 242019处于一个矮星大小的晕中,恒星反馈较弱,形成时间较晚,正常的重子自旋和低的恒星形成效率(SFR/气体)。
2021-01-04 astro-ph.CO astro-ph.GA
Simulating galactic outflows with thermal supernova feedback
宇宙学模拟利用次网格方法来实现由大质量恒星驱动的星系风,因为直接注入热形式的超新星能量会导致强烈的辐射损失,使反馈效率低下。我们认为,灾难性冷却的主要原因是注入能量的气体质量与母恒星星族质量之间的不匹配。因为太多的物质被加热,温度太低,冷却时间太短。我们使用分析参数来估计,作为气体密度和数值分辨率的函数,所需的最低加热温度,注入的热能被有效地转换成动能。然后,我们提出并测试了一个随机实现的热反馈,使用这个最小的温度增加作为输入参数,可以采用粒子和网格为基础的代码。我们使用光滑粒子流体动力学模拟,在总质量为10^10和10^12 h^-1太阳质量的暗物质晕中孤立盘星系模型上测试了该方法。热反馈强烈地抑制了恒星的形成速率,并可以驱动大量的大规模外流,而无需暂时关闭辐射冷却。根据预期来自分析参数,足够高的分辨率的结果变得不敏感的强加的温度跳变,也同意采用动力学反馈的高分辨率模拟。
2012-07-17 astro-ph.CO astro-ph.GA
Addressing the core-cusp and diversity problem of dwarf and disk galaxies using cold collisionless DARKexp theory
本文首次证明基于统计力学的DARKexp模型仅凭单一形状参数即可拟合96个SPARC星系的旋转曲线及超暗矮星系密度分布,从而在不引入重子反馈或修改暗物质性质的情况下解决核-尖峰与多样性问题。
2025-08-18 astro-ph.CO astro-ph.GA
Escape of ionizing radiation from high redshift dwarf galaxies: role of AGN feedback
虽然低质量的恒星形成星系通常被认为是再电离的主要驱动力,但它们对宇宙紫外线背景的实际贡献仍然不确定,主要是因为电离光子的逃逸分数仅受到很差的限制。理论研究表明,有效的超新星反馈是创造电离辐射可以逃逸到星系际介质的路径的必要条件。我们调查的可能性,吸积超大质量黑洞在早期矮星系可能会提供额外的反馈和增强电离辐射泄漏。我们使用一系列高分辨率的宇宙辐射流体动力学模拟,我们隔离不同的反馈源。我们发现超新星反馈阻止了黑洞的增长,从而淬灭了与之相关的反馈。即使在黑洞可以生长的情况下,星际介质的结构也受到超新星反馈的强烈控制。我们的结论是,在矮星系制度,超大质量黑洞似乎并没有发挥重要作用,提高逃逸分数,并在早期的紫外线背景。
2017-12-15 astro-ph.CO astro-ph.GA
Investigating the Impact of Supernova Feedback on Satellites in Elliptical Galaxies
该研究通过流体动力学模拟对比含三相超新星机械风的基准模型与弱超新星反馈模型,发现基准模型的卫星星系性质更贴合观测,强调需同时纳入机械AGN和超新星反馈以重现椭圆星系及其卫星的观测特征。
2025-07-07 astro-ph.CO astro-ph.GA
The role of supernova feedback on the origin of the stellar and baryonic Tully-Fisher relations
本文在宇宙学框架下,利用流体力学模拟研究了恒星和重子的Tully-Fisher关系。我们发现,超新星反馈在塑造恒星Tully-Fisher关系中起着重要作用,导致其在低质量端的斜率变陡,与观测结果一致。该关系的弯曲发生在大约100 km/s的特征速度处,与先前的观测和理论发现一致。对于重子塔利-费舍尔关系,该模型预测z~0处呈线性趋势,红移越高,弯曲趋势越弱。在我们的模拟中,这种行为是超新星反馈在调节较小星系中恒星形成过程中更有效作用的结果。
2011-04-12 astro-ph.CO
On the isolated dwarf galaxies: from cuspy to flat dark matter density profiles and metallicity gradients
研究了孤立矮星系球形多分量自引力模型的化学动力学演化。我们比较了它们的演化和没有反馈效应的恒星形成过程。我们发现,最初尖形的暗物质的配置文件随着时间的推移,作为恒星形成的结果,没有任何特殊的调谐条件。因此,在许多矮星中发现的看似扁平的轮廓并不与宇宙学模型预测的尖形轮廓相矛盾。我们还计算了恒星和气体的化学演化,以便与观测数据进行比较。
2010-02-04 astro-ph.CO
H2 chemistry in galaxy simulations: an improved supernova feedback model
在这项研究中,我们提出并验证了一个变化的最近开发的物理动机的子网格处方超新星反馈,占未解决的节能阶段的泡沫膨胀。我们的模型建立在公开的无网格流体动力学代码GIZMO的实施,并与化学库KROME相结合。在这里,我们测试它对不同的设置,以解决它如何影响分子氢(H $_2$)的形成/解离。首先,我们探索非常理想化的条件,以表明它可以准确地再现独立于分辨率的爆炸波的终端动量。然后,我们将其应用到一套孤立的银河系般的星系的数值模拟,并将其与采用延迟冷却子网格处方的类似运行进行比较。我们发现,延迟冷却模型,通过加压特设的气体,是更有效地抑制恒星的形成。然而,为了获得这种效果,它必须在期望有效冷却的密度下保持气体温暖/热,人为地改变气体的热化学状态,并且即使在致密气体中也降低H $_2$丰度。另一方面,机械反馈能够在不改变气体热力学的情况下再现H $_2$柱密度,并且同时驱动更强大的流出。然而,由于在抑制恒星形成方面效果不佳,它高估了肯尼库特-施密特关系式约2.5倍。最后,我们表明,该模型是一致的,在不同的分辨率水平,只有轻微的差异。
2019-01-18 astro-ph.CO astro-ph.GA
Impact of Supernova feedback on the Tully-Fisher relation
最近的观测结果发现塔利-费雪关系有一个弯曲,低质量系统低于大质量星系所描述的线性关系。我们打算调查的恒星和重子塔利-费舍尔关系的观察到的功能的起源,并分析银河系外流对他们的决心所发挥的作用。为了跟踪星系的动力学演化,进行了包括超新星反馈的宇宙流体动力学模拟。我们发现,超新星反馈是一个基本的过程,以重现所观察到的恒星Tully-Fisher关系的趋势。模拟的慢旋转系统的恒星质量往往比线性拟合到关系的大质量端所预测的要低,与观测结果一致。如果关闭超新星反馈,则不存在此功能。在重子塔利-费舍尔关系的情况下,我们也发现了一个较弱的倾向较小的系统躺在下面的线性关系所描述的较大的。这种行为是由于超新星在调节恒星形成过程中的更有效作用以及在较浅的潜在井中触发强大的星系外流,这些潜在井可能会加热和/或排出部分天然气储层。
2010-06-01 astro-ph.CO
Exact Solution to Finite Temperature SFDM: Natural Cores without Feedback
最近对低表面亮度(LSB)星系的高质量观测表明,它们的暗物质(DM)晕倾向于平坦的中心密度分布。另一方面,标准的冷暗物质模型模拟预测了一个更尖的行为。使模拟与观测数据相一致的一个机制是来自恒星形成的反馈,这可能在孤立的矮星系中成功,但在LSB星系中的成功仍然不清楚。此外,在模拟中加入过多的反馈是一把双刃剑,为了从一个初始的尖点分布得到一个核心DM分布,反馈配方通常需要从星系中心去除大量的重子,然而,有些反馈配方产生的卫星星系比观测到的要多出两倍,而这些卫星星系的质量与光之比要小得多。因此,自然产生核并且不需要大量反馈的一个DM简档将是优选的。我们发现这两个要求都满足在标量场暗物质模型。在这里,我们认为,暗物质是一个自相互作用的实标量场在一个热浴中的温度为T的初始$Z_2$对称的潜力,随着宇宙膨胀,温度下降,使$Z_2$对称性自发破缺和字段滚下到一个新的最小值。我们给出了这个系统的牛顿极限的精确解析解,并表明它可以满足两个要求,旋转曲线的轮廓不再是普遍的。
2012-11-17 astro-ph.CO astro-ph.GA
Supernova Feedback and the Bend of the Tully-Fisher Relation
我们已经研究了塔利-费舍尔关系的起源,通过分析流体动力学模拟在一个Lambda CDM宇宙。我们发现,较小的星系表现出较低的恒星质量比预测的线性拟合到高质量星系(快速旋转),与观测一致。在这个模型中,这些趋势是由超新星反馈在较小星系中调节恒星形成的更有效作用产生的。在不引入尺度相关参数的情况下,该模型预测塔利-费舍尔关系在大约100公里/秒的特征速度下弯曲,与以前的观测和理论研究结果一致。
2011-01-12 astro-ph.CO
Massive black hole merger rates: the effect of kpc separation wandering and supernova feedback
我们重新预测的合并率的大规模黑洞双星探测的激光干涉仪空间天线(LISA)和脉冲星定时阵列的背景信号。我们着重研究星系合并和黑洞双星最终合并之间的延迟效应,以及超新星对黑洞生长的反馈。通过利用半解析的星系形成模型,我们不仅占驱动的演化双星在分离$\lesssim 1$ PC(气体驱动的迁移,恒星硬化和三重/四重大质量黑洞系统),但我们也改善了以前的研究占的时间由黑洞对从kpc下降到pc分离。我们还包括超新星反馈的影响,这可能会从低质量星系的核区域喷射气体,从而阻碍了黑洞的增长,通过吸积和抑制其轨道迁移的circumbinary磁盘。尽管包括这些新的物理效应,我们预测,LISA的检测率仍然应该是$\gtrsim 2 \mbox{yr}^{-1}$,无论在高红移的黑洞种子的模型。黑洞由$\sim100 M_\odot$种子形成的场景受到超新星反馈的影响更大。我们还发现,对于可检测的事件,合并黑洞通常有质量比之间的$\sim 0.1$和$1$。脉冲星定时阵列实验频带中的随机背景的预测,而不是相当强大的,只显示出轻微的依赖模型。
2020-10-16 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
Deadly dark matter cusps vs faint and extended star clusters: Eridanus II and Andromeda XXV
最近在两个本星系群矮星系波江座II和仙女座XXV的中心区域探测到两个暗淡而延伸的星团,这提出了一个问题:具有如此低密度的星团是否能够在具有中心密度尖点的冷暗物质晕的潮汐场中生存下来。使用分析参数和一套无碰撞N体模拟,我表明,这些集群是非常脆弱的,并迅速中断的存在下,中央尖点$ρ\sim r^{-α}$与$α\gtrsim 0.2$。此外,星系团原本质量更大并下沉到晕中心的情况需要非常精细的调整,并且不能自然地重现所观察到的系统。反过来,这些集群长期生活在核心晕中,其中心区域是$α\lesssim 0.2$的安全避难所。唯一可行的情况下,主机已保存其原体尖到目前为止是集群形成在底部的潜力,这是很容易测试的集群内的主机适当的速度测量休息。这提供了一种方法,可以很容易地探测两个像$L_V\sim5\times 10^5 L_\odot$和$L_V\sim6\times10^4 L_\odot$这样微弱的矮星系的中心密度分布,在这两个星系中,恒星反馈不太可能有效。
2017-05-18 astro-ph.CO astro-ph.GA
Cusp-core transformations in dwarf galaxies: observational predictions
在许多矮星系的中央千秒差距处存在暗物质核心,这一直是基于标准冷暗物质范式的星系形成理论中的一个长期存在的问题。最近的宇宙学模拟,基于光滑粒子流体力学和相当强的反馈配方已经表明,它确实有可能形成扩展的暗物质核心使用重子过程相关的一个更现实的处理星际介质。使用自适应网格细化,再加上一个新的,更强的超新星反馈计划,我们最近实施的RAMSES代码,我们表明,它也有可能形成一个突出的暗物质核心内的一个孤立的,最初是尖形的,100亿太阳质量的暗物质晕的良好控制的框架。尽管我们的数值实验是理想化的,但它可以清晰而明确地识别暗物质核心的形成过程。我们的暗物质的内部轮廓是很好地拟合的伪等温轮廓的核心半径为800 pc。成核机制与Pontzen & Governato最近提出的成核机制一致。我们强调两个关键的观测预测的所有模拟,发现尖核转换:(i)一个爆发的恒星形成历史的峰谷比为5至10和占空比可比的本地动力学时间;(ii)恒星分布是热的v/sigma=1。我们将模型星系的观测特性与最近对孤立矮WLM的测量结果进行了比较。我们发现,恒星和HI气体的空间和运动学分布与观测结果惊人的一致,支持恒星反馈在塑造恒星和暗物质分布中发挥的基本作用。
2012-12-24 astro-ph.CO
The cusp-core problem in gas-poor dwarf spheroidal galaxies
本文讨论了矮星系内部暗物质密度分布的不一致性,即尖核问题。特别是,我们的目标是集中在气体贫乏的矮星系。对于这种冷暗物质小尺度问题,最有希望的解决方案之一是恒星反馈,但它似乎只适用于富含气体的矮星。然而,在经典矮星的制度中,这种核心机制变得微不足道。因此,需要找到解决方案,而不调用这些重子过程,因为暗物质核心往往持续存在,即使是对这些矮星,这是相当暗物质主导。在这里,我们提出了两类解决方案。一种方法是通过微扰器改变暗物质的势能,从冷暗物质的尖点创造出暗物质核心。第二类收集的解决方案,描绘自然出现的暗物质核心的替代理论。鉴于各种各样的解决方案,它成为必要的,以确定哪种机制占主导地位,在星系的中心区域,通过寻找观测签名留下他们,以突出的真正性质的暗物质。
2022-01-04 astro-ph.CO astro-ph.GA
Cusp-to-Core Transition of Dark Matter Halos across Galaxy Mass Scales
National Institute of Technology, Sendai College(仙台高等专门学校);Astronomical Institute, Tohoku University(东北大学天文研究所);ICRR, The University of Tokyo(东京大学宇宙线研究所);Graduate School of Science and Technology, University of Tsukuba(筑波大学理工学研究科);Center for Computational Sciences , University of Tsukuba(筑波大学计算科学中心)
本研究通过分析SPARC数据库中的星系暗物质分布,发现不同质量尺度的星系暗物质晕存在从尖点到核心的转变,暗示恒星反馈可能在银河质量星系中起关键作用。
2026-01-25 astro-ph.CO astro-ph.GA
A suppressed contribution of low mass galaxies to reionization due to supernova feedback
基于最近对z~7范围内恒星形成率密度函数的观测,我们基于扩展的Press-Schechter形式描述了一个简单的高红移恒星形成率密度函数模型.这个模型假设在每次主要合并之后都有一个星暴,持续时间为t_SF,最多将f_star的星系气体转化为恒星。我们包括一个简单的物理处方超新星反馈,抑制低质量星系中的恒星形成。在高红移条件下,用t_SF和f_star来描述观测到的恒星形成率密度,我们发现单个恒星爆发在t_SF~10^7年后终止。这与超新星祖先的主序星寿命相当,表明一旦超新星反馈有时间发展,高红移恒星暴就会被淬灭。对于恒星形成率超过每年1个太阳质量的星系,高红移星系将其质量的10%转化为恒星,但对于低光度星系,转化率较小。我们的最佳拟合模型成功地预测了在z>~4时恒星形成速率与恒星质量之间的观测关系,而我们推导的恒星质量与晕质量之间的关系也与银河系矮卫星的数据相一致。我们发现,超新星反馈降低了最低质量星系中恒星形成的效率,并使它们对再电离的贡献很小。因此,光电离反馈对低质量星系形成不会显着影响再电离的历史。使用半解析模型的再电离的历史,我们推断,大约一半的电离光子需要完成再电离已经观察到恒星形成的星系。
2012-09-11 astro-ph.CO
Bursty Star Formation in Dwarfs is Sensitive to Numerical Choices in Supernova Feedback Models
本文通过SMUGGLE模型模拟矮星系,发现仅改变超新星反馈动量的方向分布即可显著影响恒星形成的爆发性、总恒星质量及暗物质密度轮廓,揭示了数值选择对星系演化预测的关键影响。
2024-11-20 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Dark Matter-Induced Baryonic Feedback in Galaxies
本研究通过星系模拟与解析估计提出,暗物质在白矮星内聚集并触发Ia型超新星,可形成区别于普通超新星反馈的新型重子反馈,从而改变星系结构。
2024-10-24 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
Numerical approaches to star formation and SuperNovae energy feedback in simulations of galaxy clusters
这项工作的目标是调查不同的数值方法,并引入一个新的,基于物理的亚网格模型的ISM物理,包括治疗恒星形成和II型超新星能量反馈(MUPPI,多相粒子积分器)。我们的模型遵循ISM物理学,使用一个系统的常微分方程,描述质量和能量流之间的不同的气相在ISM内的每个气体粒子。该模型还包括处理SNe能量转移从恒星形成粒子到他们的邻居。我们将在这篇论文中展示这个模型是如何能够重现所观察到的ISM属性,同时也提供了一个有效的热能反馈和响应的气体,例如交叉的螺旋密度波在星系盘的局部流体动力学性质的变化。我们相信,我们在这里提出的模型将是特别有用的孤立星系和星系团的形成和演化的宇宙学模拟。因此,本博士学位的第一个应用程序。因此,我们的工作将是将MUPPI应用于宇宙学模拟,目的是确定如何改进恒星形成和反馈天体物理过程的处理方法,以影响许多悬而未决的问题,从模拟盘星系的性质到星系团中冷重子(星系和漫射恒星成分)的性质,再到存在有效超新星热反馈时团内介质的性质。
2009-04-08 astro-ph.CO
Lyman-alpha Pressure Strongly Enhances Pre-Supernova Feedback at Cosmic Dawn: The First Multi-Dimensional Lyman-alpha Radiation Hydrodynamics Simulations
Stockholm University(斯德哥尔摩大学);The University of Texas at Dallas(达拉斯德州大学);Scuola Normale Superiore(比萨高等师范学院)
通过首次二维莱曼-α辐射流体动力学模拟,发现莱曼-α辐射压力反馈在金属贫乏的稠密云中主导其他恒星反馈,产生约2-16倍L_bol/c的辐射力和10-60的力倍增因子。
2026-06-01 astro-ph.CO astro-ph.GA
Reproducing cosmic evolution of galaxy population from $z = 4$ to $0$
我们提出了宇宙学流体动力学模拟研究星系人口的演化。模拟遵循定时释放的质量,能量和金属的恒星演化,并采用超新星反馈的唯象处理,前超新星反馈建模为反馈的辐射压力从大质量的恒星,和淬火的气体冷却在大晕。我们构造的基准模型,使它再现观测估计的星系恒星质量函数和星系恒星质量和主机晕质量之间的关系从$z = 4$到0。我们发现,这样构建的基准模型自然地解释了宇宙恒星形成的历史,星系缩小,恒星形成率和恒星形成星系的金属丰度。没有淬火的气体冷却在大晕的模拟过度生产大质量星系在$z < 2$和未能再现星系缩小。不使用年轻恒星辐射压力反馈的模拟预测了质量-金属丰度关系的太强的红移演化。此外,在没有辐射压反馈的情况下,在低红移处,该关系的斜率变得太陡。辐射压力反馈中的金属丰度依赖性是解释观测到的质量-金属丰度关系的关键。这些事实表明,除了超新星反馈之外,这两个过程对星系演化至关重要。我们简单的唯象模型适合于构造一个模拟星系样本来研究观测到的星系种群的物理性质。
2014-04-30 astro-ph.CO astro-ph.GA
Can Feedback Solve the Too Big to Fail Problem?
观测到的银河系矮球状星系(dSphs)的中心密度显着低于在银河系大小的暗物质主机的无耗散模拟中发现的最大(Vmax约35公里/秒)的subhalos的密度。一个可能的解释是,从反馈中去除气体可以降低核心密度,足以与观测结果相匹配。我们通过在高分辨率,理想化的数值模拟中使用随时间变化的中心势来模拟超新星反馈的动力学效应,并探索由此产生的对矮暗物质晕质量分布的影响。我们发现,为了使M星的中心质量与观测到的10^6 M太阳dSphs相匹配,必须以100%的效率将40,000多颗超新星的能量当量直接传递到暗物质。这个能量需求超过了在大多数dSphs中爆炸的超新星的数量,对于典型的初始质量函数。我们还发现,每单位的能量传递和每累积质量从星系中删除,单一的吹出事件是更有效地减少中央暗物质密度比重复的小爆发。我们的结论是,这是不可能的超新星反馈单独可以解决银河系subhalos的“太大而不能倒”的问题。
2013-06-04 astro-ph.CO
Feedback Effects of First Supernovae on the Neighboring Dark Matter Halos
$Λ$ CDM宇宙中的第一代恒星被认为是在黑暗的晕中形成的,总质量在$z \sim 20-50$的$\sim 10^{5}-10^{7}M_sun$范围内。这些恒星被认为是非常巨大的,在某些情况下,它们会以第一颗超新星(SNe)的形式结束生命。我们探讨了低质量暗晕(< 10^{7} M_sun)中恒星形成是否被邻近恒星形成晕的SN反馈触发或抑制的问题。我们主要考虑了SN激波的两个作用:一是从晕中抽空气体组分,二是由于激波加热增强电离度而促进H_2的生成。综合上述效应,我们发现当邻近的暗物质晕(M < 10^{7} Msun)靠近SN中心时,由于气体排空效应,其恒星形成活动基本上受到抑制。气体被吹走的临界距离落在$\sim 0.3-1.5$ kpc的范围内,这取决于SN能量和晕质量。此外,我们发现在参数空间中,暗晕中的恒星形成活动被邻近的SN诱导或促进的窗口非常小。
2009-04-15 astro-ph.CO
First Results from the TNG50 Simulation: Galactic outflows driven by supernovae and black hole feedback
我们提出了新的TNG 50宇宙学,磁流体动力学模拟-第三和最后一卷的IllustrisTNG项目。这个模拟占据了大体积和高分辨率的独特组合,用2160^3个气室(重子质量为8x10^4 Msun)采样50 Mpc的盒子。形成恒星的ISM气体的空间分辨率中值约为100-140秒差距。这一分辨率接近或超过了现代对单个大质量星系的“变焦”模拟,而体积包含约20,000个M*>10^7 Msun的可分辨星系。在这里,我们展示了TNG 50的第一个结果,重点是超新星驱动的星系外流以及超大质量黑洞反馈。我们发现流出质量负荷是星系恒星质量的非单调函数,由于中心黑洞的作用,流出质量负荷在10 ^10.5 Msun以上翻转并迅速上升。流出速度随恒星质量的增加而增加,在固定质量时,红移越大,流出速度越快。TNG模型可以产生高速、多相流出物,其中包括冷的、致密的组分。这些外流达到超过3000公里/秒的速度到20千秒差距与喷射,BH驱动的起源。重要的是,我们展示了相对简单的模型输入(和缩放)在注入规模产生复杂的行为在银河系和晕尺度。例如,尽管各向同性的风发射,外流表现出自然的准直和紧急双极性。此外,在恒星形成的主序星之上的星系会驱动更快的外流,尽管这种相关性在高质量时会随着淬灭的开始而反转,因此低光度、缓慢吸积的大质量黑洞会驱动最强的外流。
2019-08-17 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Supernova feedback efficiency and mass loading in the starburst and galactic superwind exemplar M82
我们通过比较一套1维和2维流体动力学模型和一组来自星暴区硬X射线观测的观测约束,测量了星暴星系M82中超新星和星风反馈的净能量效率以及驱动其超风的热气活塞的质量负载程度(S、Ar、Ca和Fe的He-α和Ly-α类谱线的通量,以及总的漫射E=2- 8 keV X射线光度)。这是首次直接测量星暴星系中超新星加热和富集等离子体的反馈效率和质量负载。所有满足现有观测约束的模型都具有中等到高的热化效率(30% <= β <= 100$%),从星暴区流出的充满体积的风流体只有轻微的中心质量负荷(1.0 <= β <= 2.8)。这些结果表明,在星暴区内等离子体的温度在3000 - 8000万K之间,在星暴区外风流体的质量流率Mdot_tot ~ 1.4- 3.6Msol/yr,风的终极速度在v_infinity = 1410- 2240 km/s之间。这个速度比M82的逃逸速度(v_esc <~ 460 km/s)和M82风中的H-α发射团和细丝的速度(v_H-α ~ 600 km/s)要大得多。利用这些结果,我们提供了一个处方实施恒星爆驱动的超级宇宙学模型的星系形成和演化。(节录)
2009-03-24 astro-ph.CO astro-ph.HE
What Shapes the Galaxy Mass Function? Exploring the Roles of Supernova-Driven Winds and AGN
观测到的恒星质量函数(SMF)与Lambda-CDM预测的晕质量函数有很大不同,人们普遍认为这是由于超新星和黑洞的能量反馈。然而,这种反馈的强度和形式还不清楚。在本文中,我们使用唯象模型GALFORM来探讨星系形成如何依赖于反馈的强度和晕质量的依赖性。我们集中在“驱逐”模型,其中风的质量负载,β,是成比例的1/ \vdisk^n,n= 0,1,2和对比这些模型与成功的鲍尔等人。2008款(B8 W7)。一个关键的发展是,我们的代码明确说明了夺回驱逐气体作为系统的晕质量(从而引力势)的增加。我们发现,一个模型与适度的风速,但高质量的负载相匹配的SMF的平坦部分。当与活动星系核反馈相结合时,该模型能够很好地描述观测到的10^9 h^-1 Msol以上的SMF。然而,在驱逐模型中,最亮的星系比B8 W7更近地聚集,并且星系的比恒星形成率随着恒星质量的减小而强烈降低。驱逐模型也倾向于宇宙恒星形成密度,在z=1-3时由低质量星系主导,在低红移时由高质量星系主导。这些趋势与观测数据相冲突,但比较也突出了B8 W7模式的一些缺陷。本文中的实验为我们提供了重要的物理洞察反馈过程对星系形成历史的影响,但在B8 W7中采用的反馈的强质量依赖性似乎仍然提供了最有希望的描述所观察到的宇宙。
2012-01-28 astro-ph.CO