Dying of the Light: An X-ray Fading Cold Quasar at z ~ 0.405
冷类星体是一种罕见的亚群,被观测到拥有清晰的、X射线发光的活动星系核(AGN),同时还保留着冷气体供应,为高恒星形成率提供燃料。这些天体在演化的早期被解释为活动星系核。我们提出了新的SOFIA HAWC+远红外观测,FUV-FIR测光和光谱学来表征吸积和恒星形成行为的冷类星体在z ~ 0.405(CQ 4479)。CQ 4479是一个星暴星系,主要拥有年轻的恒星星族,气体质量分数高达50- 70%。活动星系核成分还没有成为远红外辐射的主要成分。我们还发现活动星系核的辐射热光度随观测方法和活动星系核探测区域的变化而变化。最后,我们确定了一个候选外流功能证实了冷类星体有能量反馈的假设。这个对象提出了一个有趣的研究活动星系核反馈的早期阶段,并探讨了罕见的阶段,活动星系核和冷气体成分共存。
2021-01-04 astro-ph.GA
Non-Kolmogorov turbulence in multiphase intracluster medium driven by cold gas precipitation and AGN jets
活动星系核反馈是维持椭圆星系和星系团扩展晕中等离子体整体热平衡的重要因素。热气体中的局部热不稳定性导致形成沉淀的冷气云,这些冷气云为中心的超大质量黑洞提供能量,从而加热热气体并保持全球热平衡。我们在一个类似英仙座的星系团中进行了活动星系核反馈的三维MHD模拟,目的是了解反馈物理对ICM热相和冷相湍流特性的影响。我们发现,在一般情况下,冷相速度结构函数(VSF)是陡峭的比从柯尔莫哥洛夫理论的预测。我们把冷相VSF的陡峭斜率的物理起源归因于主要由作用于弹道云的重力加速度驱动的湍流运动。我们证明,在纯流体动力学的情况下,沉淀冷丝可能是主导剂驱动湍流在热ICM。支持这一假设的论据是:(i)冷相质量在内部冷核中占主导地位,超过热气体质量;(ii)冷热气体速度在空间上相关;(iii)冷相和热相速度分布都有径向偏差。我们表明,在MHD的情况下,在周围的热介质(不包括射流锥区)的湍流也可以驱动的AGN喷流。由于周围气体和活动星系核喷流之间的磁场的作用,增强了耦合,从而促进了驱动。因此,在MHD的情况下,湍流可能是由AGN喷流搅动和细丝运动的组合驱动的。我们的结论是,未来的观测,包括那些从高空间和光谱分辨率的X射线任务,可能有助于限制自我调节AGN反馈的量化的ICM中的多温度VSF。
2020-12-21 astro-ph.GA
Cold Gas Reservoirs of Low- and High-mass Central Galaxies Differ in Response to Active Galactic Nucleus Feedback
超大质量黑洞的生长,特别是活动星系核(AGN)的伴生态,通常被认为是调节大质量星系中恒星形成的关键步骤。作为恒星形成的燃料,冷气体库是活动星系核反馈对宿主星系影响的直接探测器。然而,在观测中,活动星系核的活动与冷气团之间并没有明确的联系。在本文中,我们发现的观测信号的显着枯竭的总中性氢气库在光学选择的2型活动星系核主机中央星系的恒星质量$10^{9}$ -$10^{10}M_\odot$。当恒星形成率和活动星系核亮度较高时,活动星系核反馈对冷气库的影响更大。但在这个质量范围以上,它会变得更弱,这与之前关注大质量星系的发现一致。我们的研究结果表明,低质量和富含气体的活动星系核宿主中央星系将首先形成致密的核心之前,活动星系核反馈被触发,删除它们的中性氢气。更大质量的中央星系可能会经历一个显着不同的形成方案,逐渐建立密集的核心,有效和经常性的活动星系核反馈。
2022-06-29 astro-ph.GA
Suppression of Radiative Cooling in Galaxy Cluster Cores by the Combination of AGN Heating and Sloshing
Tokyo Metropolitan University(东京都立大学);Hosei University(法政大学);Kagoshima University(鹿儿岛大学);Ehime University(爱媛大学);Hokkaido University(北海道大学)
研究通过三维流体动力学模拟探讨了AGN加热与涡旋作用如何抑制星系团核心的冷却流,发现涡旋驱动的湍流和AGN加热的耦合效应影响冷却流的抑制程度和反馈机制。
2026-08-11 astro-ph.GA
AGN Heating in Simulated Cool-Core Clusters
我们分析加热和冷却过程中的一个理想化的模拟冷核心集群,动量驱动的活动星系核反馈平衡辐射冷却的时间平均意义上。我们发现,平均而言,通过激波的能量耗散几乎是一个数量级高于通过湍流。模拟中的大多数激波都是马赫数小于1. 5的非常弱的激波,但较强的激波虽然很少见,但更有效地耗散能量。我们发现,冲击耗散是一个陡峭的函数的半径,与大部分的能量消散在30千秒差距,而辐射冷却损失面积不集中。然而,绝热过程和(激波后物质和周围气体的)混合能够将热量重新分配到整个核心。活动星系核能量的相当一部分也逃逸出核心区域。在Gyr时间尺度上,星系团经历了活动星系核爆发的周期,伴随着降水增强和恒星形成的周期。星系团核心在每个周期结束时都处于欠热状态,但在活动星系核爆发的高峰期则处于过热状态。在加热占主导地位的阶段,湍流耗散本身往往能够平衡每个半径的辐射冷却,但当这种情况发生时,冲击波不可避免地耗散更多的能量。我们的模拟解释了为什么一些星系团,如阿贝尔2029,是冷却为主,而在其他一些星系团,如英仙座,各种加热机制,包括冲击加热,湍流耗散和气泡混合都可以单独平衡冷却,并一起,过热的核心。
2016-11-16 astro-ph.GA
Observable consequences of kinetic and thermal AGN feedback in elliptical galaxies and galaxy clusters
我们建立了活动星系核反馈的解析模型,并研究了它对椭圆星系和星系团的意义。结果表明,当动量注入超过临界值时,低质量椭圆星系中的物质将被喷射出来,并产生X射线光度$L_{\rm X}$,即$\propto$ $σ^{8-10}$,这取决于活动星系核的加燃料机制,其中$σ$是热气体的速度色散。这一结果与观测结果和半解析模型吻合得很好。在更大质量的椭圆星系和星系团中,活动星系核外流很快变成浮力主导的。这必然意味着,由中心星系团活动星系核加热的星系团内介质(ICM)重新分布,使得在冷却半径内的热气体质量应该是$ \propto L_{\rm X}(<r_{\rm cool})/[g(r_{\rm cool})σ]$,其中$g(r_{\rm cool})$是冷却半径处的重力加速度。这一预测得到了证实,使用七个集群的观察。同样的机制也定义了$\sim 0.5$ Gyr的临界ICM冷却时间,这与最近的观测结果相一致,表明恒星形成和活动星系核活动在低于通用冷却时间阈值时被触发。
2009-03-02 astro-ph.GA
Chaotic cold accretion in giant elliptical galaxies heated by AGN cosmic rays
黑洞反馈在椭圆星系环星系介质的形成过程中起着重要作用。通过对活动星系核喷流与CGM相互作用的三维非理想磁流体动力学模拟,系统地研究了等离子体物理对椭圆星系演化的影响,包括磁场、宇宙射线及其输运过程.我们发现在大星系尺度上操作的反馈物理非常敏感地依赖于在小尺度上操作的等离子体物理。具体地说,我们证明:(i)在纯流体动力学的情况下,AGN喷流最初维持全球热平衡的大气。然而,局部热不稳定性通常会导致中心黑洞附近形成巨大的冷盘,这与观测结果不一致;(ii)包括弱磁场会阻止盘的形成,因为沉淀冷气中的局部B场放大会导致强烈的磁场破坏,从而快速从吸积云中提取角动量。磁场将冷云转变为不以弹道方式下落的窄丝;(iii)当AGN喷流中的等离子体成分由CR主导,并且CR传输被忽略时,尽管存在库仑/强子CR损失,但由于从AGN到CGM的热传递效率低下,大气表现出冷却灾难;(iv)包括CR流和加热恢复与观测的一致性,即,防止了冷却灾难并且不会形成巨大的冷中心盘。AGN的能量得到有效利用,从而降低了AGN的功率。
2019-10-08 astro-ph.GA
Tracing AGN Feedback Power with Cool/Warm Outflow Densities: Predictions and Observational Implications
Max Planck Institute for Astronomy(马克斯·普朗克天文学研究所);Newcastle University(纽卡斯尔大学);Center for Computational Astrophysics, Flatiron Institute(平顿研究所计算天体物理中心)
通过冷/暖喷流密度与AGN亮度的关系,研究AGN反馈功率的预测及观测意义。
2026-02-05 astro-ph.GA
AGN-stimulated Cooling of Hot Gas in Elliptical Galaxies
本文研究了活动星系核相对较弱的反馈对中等质量椭圆星系的星际介质的影响。我们发现,活动星系核的活动,而全球加热的ISM,自然刺激一定程度的热气体冷却的尺度上的几个千秒差距。这个过程产生了持续存在的冷ISM阶段,与质量范围之间的10 $^4$和$\gtrsim$ 5 $\times$ 10 $^7$ M $_\odot$,其中后者的价值是适当的集团为中心,大质量星系。广泛的冷却发生在活动星系核反馈激活前的冷却与自由落体时间之比满足$t_{cool}/t_{ff} \lesssim 70$的地方,也就是说,我们找到了一个比文献中通常引用的限制性更小的阈值。这个过程有助于解释椭圆星系中的冷气体(电离和中性/分子)的观测结果,也许还可以解释在许多早期星系中检测到的残余恒星形成。偏心冷气的数量和分布随时间无规律地变化。冷ISM速度场是不规则的,最初共享(流出)湍流热气体运动。冷气体的典型速度分散在100-200 km/s的范围内。新产生的冷气体通常会形成一个冷的外流,并可能出现相对于恒星的运动学错位。我们还跟踪了尘埃在热气体和冷气体中的演化。我们发现,内部产生的冷ISM有一个非常低的粉尘含量,与代表性的值为10 $^{-4}$ - 10 $^{-5}$的灰尘气体比。因此,这种冷气体在传统的灰尘吸收图中可以逃脱检测。
2015-05-05 astro-ph.GA
Heating Cold Clumps by Jet-inflated Bubbles in Cooling Flow Clusters
我们模拟了星系团内部冷流介质中的稠密冷团簇在多次喷流活动循环下的演化过程,发现团簇的主要加热过程是与热冲击喷流的气体(气泡)的混合,而冲击的作用有限。我们使用PLUTO流体动力学代码在两个维度与强加的轴对称,遵循热演化的团块。我们发现,在观测中表现为X射线缺陷空洞的热气泡的膨胀过程中,伴随着气泡内部和周围复杂的诱导涡。涡量诱导热气泡的气体与ICM和冷团块的有效混合,导致团块的温度和熵的大幅增加。对于我们使用的参数加热冲击几乎没有竞争与辐射冷却,即使在25个连续的冲击激发在0.5 Gyr的模拟。一些团块被成形为可以转向观察到的光学细丝的非连续结构。我们发现并非所有的团块都被加热。那些冷却到非常低温度的物质将落入并供给中央超大质量黑洞(SMBH),从而关闭所谓冷反馈机制的反馈循环。
2014-09-30 astro-ph.GA
How to get cool in the heat: comparing analytic models of hot, cold, and cooling gas in haloes and galaxies with EAGLE
我们使用流体动力学,宇宙学的EAGLE模拟研究如何热气体在晕凝聚形成和成长的星系。我们选择的模拟,积极冷却和研究的温度,分布和金属的热,冷,过渡的“冷却”的气体,把这些在半分析模型的背景下的晕。我们的选择标准使我们专注于银河系般的光环。我们发现热气体密度分布的晕形成一个逐渐强大的核心随着时间的推移,其性质可以被捕获的β分布,有一个简单的依赖于红移。相比之下,将在一个时间步长内冷却的热气体与奇异等温球大致一致。我们发现,冷却气体进行了几倍的特定的角动量的晕,并从其余的热气体的自旋方向偏移。在冷却过程中,气体损失了约60%的特定角动量,通常保持大于晕的角动量,并且它旋进与盘中已经存在的冷气体对齐。我们发现初步的证据表明,角动量损失稍大时,气体冷却到色散支持的星系。我们表明,指数的表面密度分布的气体到达光盘仍然是一个合理的近似,但尖点包含~20%的质量总是存在的,和光盘规模半径大于预测的香草瀑布和Efstathiou模型。这些尺度半径仍然密切相关的晕旋参数,我们建议更新处方的星系形成模型。
2017-01-25 astro-ph.GA
Circumnuclear Medium around the Central AGN in a Cool-Core Cluster, Abell 1644-South
本文研究了Abell 1644-South星系中心最亮的团星系(BCG)的环核多相气体性质。A1644-S是一个合并系统中的主星系团,其核心以X射线热气晃动而闻名。A1644-S尖锐的X射线轮廓意味着存在一个强烈冷却的气体核心。在这项研究中,我们分析了ALMA CO(1-0)数据,JVLA HI数据,和KaVA 22 GHz数据的中心区域的A1644-S探测的潜在来源的冷气体和它的作用(重新)供电的中央活动星系核(AGN)。我们发现CO团簇沿着X射线气体晃动呈弧形分布,这表明冷气体和热的团内介质(ICM)之间存在联系。HI和CN在活动星系核连续辐射的吸收中被探测到。在BCG的系统速度下观察到吸收下降,具有延长的红移尾部。根据HI、CN和CO气体的空间和光谱构型,推测冷气体螺旋进入BCG的核心,然后被馈送到中心活动星系核。事实上,我们的KaVA观测揭示了一个秒差距尺度的双极喷流,这意味着这个活动星系核最近可能已经(重新)提供了动力。结合这些,我们认为A1644-S中的一些冷气体可能是由ICM的冷却形成的,在冷核星系团的早期发展中触发了中央活动星系核的活动。
2022-05-09 astro-ph.GA
Shattering and growth of cold clouds in galaxy clusters: the role of radiative cooling, magnetic fields and thermal conduction
在星系团中,热的团内介质(ICM)可以在最亮的星系团周围形成引人注目的多相结构。人们已经做了很多工作来了解这个中央星云的起源,但很少有人研究它在最初的结构被分解成单个的冷团块后的最终命运。在本文中,我们进行了一套30(磁)kpc尺度的冷云的流体动力学模拟与典型的参数发现的星系团模拟,以了解云是否混合回热ICM或可以持续。我们研究了辐射冷却、小尺度加热、磁场和(各向异性)热传导对云的长期演化的影响。我们发现,细丝碎片冷却的时间尺度短于破碎的时间尺度,下降的压力平衡与热介质,粉碎,形成较小的团块。这些作为进一步冷凝的成核点,并通过开尔文-亥姆霍兹不稳定性混合,导致冷气体质量在7500万年内翻倍。云的增长取决于密度,以及局部加热过程,这决定了云是否经历烧蚀或破碎驱动的演变。磁场会减慢但不会阻止云的生长,冷相和暖相的演变都对磁场拓扑结构敏感。与直觉相反,与非传导性云相比,各向异性热传导增加了冷气体的生长速率,也导致了更大量的暖相。我们的结论是,在研究星系团的长期冷却流演化时,$500$ pc或更大尺度上的致密团块是不可忽略的。
2022-11-30 astro-ph.GA
The cold mode: A phenomenological model for the evolution of density perturbations in the intracluster medium
冷星系团核心处于全局热平衡,但局部热不稳定。我们研究了由于局部热不稳定性和引力引起的ICM中密度扰动演化的非线性唯象模型。我们已经分析和扩展了一个模型的ICM中的一个过密的斑点的演变。我们发现两个制度中,过密的斑点可以冷却到热稳定的低温。一个是大$t_{\rm {cool}} / t_{\rm {ff}}$($t_{\rm {cool}}$是冷却时间,$t_{\rm {ff}}$是自由降落时间),其中需要大的初始过密度才能发生热失控;这是先前详细分析的状态。我们发现了$t_{\rm {cool}} / t_{\rm {ff}} \lesssim 1$的第二个制度(与笛卡尔模拟的外部引力场中的局部热不稳定性相一致),其中失控冷却发生在任意小的振幅。数值模拟表明,冷气体在球形几何形状中更容易冷凝。我们扩展的分析,包括几何压缩弱分层大气,如ICM。与一个单一的参数,类似的混合长度,我们能够重现的结果,从数值模拟,即,小的密度扰动导致冷凝的扩展冷丝只有当$t_{\rm {cool}} / t_{\rm {ff}} \lesssim 10$。
2014-12-31 astro-ph.GA
Precessing AGN Jets, Bubbles and Cooling Flows
已知有几个星系团在X射线中呈现出多对错位的空洞,以及在无线电波长上扭曲的千秒差距尺度的喷流。这表明活动星系核的旋进喷流在错位气泡的形成中起了一定的作用。此外,X射线光谱显示,通常这些系统也能够抑制冷却流,理论上预测。多年来,星系团中没有冷却流一直是一个谜,因为数值模拟和分析研究表明,活动星系核喷流具有很高的能量,但无法将其重新分配到各个方向。我们进行了3D流体动力学模拟的进动AGN喷流和温暖的团内介质等离子体之间的相互作用,动力学耦合到NFW暗物质引力势。考虑了辐射冷却,研究了冷却流动问题。我们发现,岁差是负责多对泡沫,如观察到的。错位的气泡上升到数十千秒差距的尺度,在那里,由射流释放的热能被重新分配。在$\sim 150$ Myrs之后,空腔内气体的温度保持在$\sim 10^7$ K的量级,而在中心区域的团内介质的密度更大的等离子体达到$T \sim 10^5$ K。多个气泡的存在,在不同的方向上,导致沿视线的积分温度比非旋进射流的模拟大得多。这一结果与观测结果一致。模拟结果表明,活动星系核喷流启动后,冷却流的强度达到了$\sim 50 - 70$ Myr。
2011-02-01 astro-ph.GA
Anti-hierarchical evolution of the Active Galactic Nucleus space density in a hierarchical universe
最近的观测表明,明亮的活动星系核(AGN)的空间密度峰值比暗AGN的红移高。活动星系核演化中的这种缩小趋势似乎与等级结构的形成相矛盾。在这项研究中,我们提出的星系和活动星系核形成的半解析模型的层次结构的形成方案的基础上预测的活动星系核的空间密度演化。我们证明了我们的模型能够再现活动星系核空间密度演化的缩小趋势。在我们的模型中的缩小趋势的原因是作为恒星形成的结果,在大规模的晕和AGN的动力学时标的寿命标度的气体冷却抑制的冷气体耗尽的组合。我们假设一个主要的星系合并导致了星暴,球状体的形成,和冷气体吸积到一个超大质量黑洞(SMBH)。我们还假设,这种冷气体吸积触发活动星系核活动。由于冷气体主要是由于恒星的形成而耗尽,而气体冷却在大质量的暗晕中受到抑制,因此吸积到SMBHs上的冷气体的数量随着宇宙时间的推移而减少。此外,活动星系核的寿命随着宇宙时间的增加而增加。因此,在低的红移,主要的合并并不总是导致发光的活动星系核。由于活动星系核的亮度与吸积在SMBH上的气体质量有关,因此,亮活动星系核的空间密度比暗活动星系核的空间密度减小得快。我们的结论是,活动星系核空间密度的反等级演化与等级结构的形成并不矛盾。
2014-10-01 astro-ph.GA
Multiphase Gas and the Fractal Nature of Radiative Turbulent Mixing Layers
银河系和星系际气体的一种常见情况是冷的致密气体相对于热的扩散气体运动。Kelvin-Helmholtz不稳定性产生湍流混合层,并填充中温相,其通常快速冷却。冷却损失的能量通过热的高焓气体平流进入混合层来平衡,导致冷相的增长和加速。这一过程可能在决定星际介质和环银河介质的相结构,以及加速银河风和宇宙细丝中的冷气体方面发挥重要作用。在这些混合层中的冷却发生在薄波纹板中,我们认为该波纹板具有分形维数为$D=5/2$的区域和调整以匹配热相混合时间与冷却时间的厚度。这些冷却片的性质形成了一个新的模型的基础上的冷却速率和热气体流入速度如何取决于尺寸$L$,冷却时间$t_{\rm cool}$,相对速度$v_{\rm rel}$,和密度对比度$ρ_{\rm cold}/ρ_{\rm hot}$的系统。在具有短$t_{\rm cool}$、大$v_{\rm rel}$和大$ρ_{\rm cold}/ρ_{\rm hot}$的环境中,预计夹带将得到增强。使用一个大套件的三维流体动力学模拟,我们证明,这种分形冷却层模型准确地捕捉能量和湍流界面的演变,因此可以作为理解强辐射冷却多相混合的基础。
2020-03-18 astro-ph.GA
Chasing ICM cooling and AGN feedback from the macro to the meso scales in the galaxy cluster ZwCl 235
ZwCl 235是一个具有高X射线通量的星系团,是一个扩展的中央射电星系,其中心存在多相气体。利用钱德拉望远镜,VLASS调查,LOTSS调查和VLBA望远镜的档案数据,我们进行了完整的研究ZwCl 235,解剖ICM的动力学,中心气体的热力学状态,和BCG的属性。通过径向剖面和二维谱图,我们测量了ICM的温度、熵和冷却时间,并比较了中央射电星系与周围介质的形态。我们发现的证据表明,ZwCl 235是一个晃动的冷核心集群,其中中央星系的活动已经挖掘出一对空腔,并可能提升富集气体的高度约30千秒差距。在星系团核心,最低熵ICM优先被发现在一个20 kpc长的丝状体相切的南部射电瓣的活动星系核。我们认为,所观察到的冷(~1.3 keV)灯丝可能是由晃动和刺激ICM冷却的组合产生的,这可能是中央超大质量黑洞的燃料。此外,我们确定的BCG的X射线发射起源于一个~1.4 keV的等离子体内核,半径为5 kpc的延伸,并具有较短的冷却时间(~240百万年),并可以代表BCG的热电晕。总体而言,我们提出,几个来源(大规模ICM,低熵丝和~1.4 keV内核)的冷物质目前正在喂养中央AGN,ICM冷却循环的预期是满足从宏观尺度(5 - 100 kpc)到中尺度(<5 kpc)的AGN反馈。
2022-11-16 astro-ph.GA
Reversing cooling flows with AGN jets: shock waves, rarefaction waves, and trailing outflows
冷却流问题是星系团的核心问题之一,而活动星系核(AGN)反馈被认为在抵消冷却中起着关键作用。然而,活动星系核喷流如何加热和抑制冷却流仍然存在很大的争议。使用一个理想化的模拟冷核心集群,我们研究了中央冷却灾难的发展,以及如何随后强大的活动星系核喷流事件避免冷却流,重点是复杂的气体动力学过程。我们发现,射流驱动弓激波,这逆转冷却流入和过热的内部冷核心区域。受冲击的气体以稀疏波的形式向外移动,这使致密的核心变得稀薄,并将相当大一部分加热的能量以热的方式输送到外部区域。当稀疏波传播离开时,星系团核心的气流继续流入,但活动星系核气泡抬升了尾随的外流,阻止了中心区域的气体积聚和灾难性的冷却。流入和尾随流出构成了集群核心区的非对称循环。在稍后的时间,尾随外流回落到集群中心,触发中央冷却灾难和潜在的新一代活动星系核反馈。因此,我们设想一个图片的冷集群核心通过冷却引起的收缩和活动星系核引起的膨胀的周期。这幅图自然地预测了冷核的气体分数(或X射线光度)与中心气体熵之间的反相关性,这可以通过X射线观测来检验。
2017-10-03 astro-ph.GA astro-ph.HE
How cold gas continuously entrains mass and momentum from a hot wind
在星系风中普遍观察到的快速移动的冷气体的存在在理论上是令人困惑的,因为冷气体的破坏时间远远小于其加速时间。在以前的工作中,我们发现,如果混合气体的辐射冷却时间短于云的破坏时间,冷气体可以加速到风速并增加质量。在这里,我们更详细地研究了这个过程,并在各种场景中发现了非常强大的云加速和增长。辐射冷却,而不是开尔文-亥姆霍兹不稳定性,能够通过冷却引起的压力梯度将热气体自持夹带到云上。事实上,当云几乎同步移动时,增长就会达到峰值。卷吸速度是冷气体声速的数量级,并且增长伴随着云脉动。增长对背景风和初始云的几何形状也是稳健的。例如,在绝热Chevalier-Clegg型风中,质量增长率是恒定的。虽然增长率与磁场相似,云的形态发生了显着变化,低密度,磁支持的细丝,具有小的质量分数,但占主导地位的体积。这可能会使吸收线观测产生偏差。云的增长,从夹带和冷却热气体可以潜在地占冷气含量的CGM。它也可以在星系盘中形成恒星,因为在星系喷泉中循环的冷气体会吸积并冷却晕气体。我们推测,一旦${\rm N} \sim 10^{18} \ {\rm cm^{-2}}$的云柱密度得到解决,星系尺度的模拟应该收敛于冷气团。
2019-12-09 astro-ph.GA
Cooling driven coagulation
本文通过二维和三维流体动力学模拟及解析模型,揭示受扰冷气云的冷却脉动与热气体裹挟如何驱动冷滴并合,并提出以表面积为“单极子”的类引力平方反比相互作用。
2023-07-17 astro-ph.GA
Instability of Supersonic Cold Streams Feeding Galaxies IV: Survival of Radiatively Cooling Streams
我们研究了开尔文亥姆霍兹不稳定性(KHI)的冷流饲料大规模的晕在高红移的影响,概括我们以前的结果,包括辐射冷却和加热的影响,从紫外线背景,使用分析模型和高分辨率理想化模拟。我们目前不考虑自屏蔽、热传导或重力。确定气流命运的一个关键参数是湍流混合层中的冷却时间与非辐射情况下混合层扩展到气流宽度的时间之比,湍流混合层中的冷却时间是在气流和背景之间形成的不稳定性开始之后的时间,即$t_{\rm cool,mix}$,而在非辐射情况下混合层扩展到气流宽度的时间,即$t_{\rm shear}$。这可以转换成临界流半径$R_{\rm s,crit}$,使得$R_{\rm s}/R_{\rm s,crit}=t_{\rm shear}/t_{\rm cool,mix}$。如果是$R_{\rm s}<R_{\rm s,crit}$,则非线性演化与Mandelker等人2019 a研究的非辐射情况类似。如果$R_{\rm s}>R_{\rm s,crit}$,我们发现几乎总是这样的天体物理冷流,流是不中断的KHI。相反,背景质量冷却并冷凝到流上,并且可以在10个流声音穿越时间内将冷气体的质量增加$\sim 3$的因子。质量夹带引起的热能损失从背景和动能损失从流,我们分析模型。大约有一半的耗散能量与$T<5\times 10^4{\rm K}$一起从气体中辐射出去,这表明大部分能量将以Ly $α$的…
2020-03-09 astro-ph.GA
The Launching of Cold Clouds by Galaxy Outflows I: Hydrodynamic Interactions with Radiative Cooling
为了更好地理解在流出星系中发现的多相物质的性质,我们研究了嵌入在热和快速物质流中的冷云的演化。使用一套自适应网格细化模拟,包括辐射冷却,我们调查云的质量损失和云加速下观察到的星系外流的全方位条件。模拟的目的是跟踪云的质心,使我们能够研究云的演变在很长的中断时间。对于超音速流动,在云周围形成马赫锥,这抑制了开尔文-亥姆霍兹不稳定性,但也建立了将云拉伸开的流向压力梯度。如果时间表示的云粉碎时间的单位,云的寿命和云的加速率是独立的云半径,我们发现这些量作为外部介质的马赫数的函数的简单缩放。分辨率的研究表明,我们的模拟有足够的分辨率,准确地描述了冷云的演变,在没有热传导和磁场,物理过程,其作用将在即将发表的论文进行研究。
2015-03-23 astro-ph.GA
Hidden Cooling Flows IV: More Details on Centaurus and the Efficiency of AGN Feedback in Clusters
本文通过分析 Centaurus 等星系团,进一步证实了中心冷尘埃气体对软 X 射线的吸收,提出了 JWST 红外光谱预测,并指出 AGN 反馈降低冷却率的效率多在 50% 至 90% 之间。
2024-10-14 astro-ph.GA
This is not the feedback you have been looking for: nearby optical AGN rarely drive kpc-scale cold-gas outflows
我们研究了星际钠I $λλ5890, 5895$(钠D)吸收线双峰在一个接近完整的样本$\sim$ 9900附近的Seyfert 2星系,为了量化的意义,光学活动星系核活动的驱动kpc规模的外流,可以淬灭恒星的形成。与$\sim$ 44,000个对照对象的仔细匹配样本进行比较表明,Seyfert和对照人群具有相似的Na-D检出率($\sim 5-6%$)。只有53个塞弗特星系(或0.5%的人口)被发现可能显示银河系尺度的风,而对照星系的比例为0.8%。虽然近三分之一的Na-D外流发生在我们的Seyfert 2星系周围最明亮的活动星系核,无线电和红外数据表明,恒星的形成可以发挥主导作用,在驱动冷气体外流的Na-D-外流Seyfert 2s的更高的分数。我们的研究结果表明,在低红移的银河系规模的外流并不比他们在他们的非活跃的同行更频繁的塞弗茨,光学活动星系核是不是显着的贡献者淬火的恒星形成在附近的宇宙中,恒星形成实际上可能是主要的驱动程序流出,即使在系统中,主机的活动星系核。
2017-05-24 astro-ph.GA
The complex effect of gas cooling and turbulence on AGN-driven outflow properties
本文通过理想化流体动力学模拟研究了湍流与冷却对千秒差距尺度AGN风驱动外流的影响,发现冷却显著降低外流能量率,且冷却与湍流的相互作用依赖于AGN光度,同时指出使用可观测性质会低估参数。
2024-09-26 astro-ph.GA
Ubiquitous cold and massive filaments in cool core clusters
布里渊星系团星系核周围的多相结构可能是活动星系核反馈的关键步骤。我们在3个冷星系团核心:半人马座,Abell S1101和RXJ1539.5中观察到分子气体,并收集了其他12个星系团的ALMA和MUSE数据。这些观测结果表明,聚集的、大质量的、长的、3- 25 kpc的分子细丝,优先位于由活动星系核(活动星系核)膨胀的射电泡周围。两个物体显示了核分子盘。光学星云当然是在追踪冷分子细丝的温暖封套。令人惊讶的是,H $α$ /CO通量比的径向分布对于大多数物体来说大致是恒定的,这表明(i)可能存在1.2到7倍的冷气体,以及(ii)局部过程必须负责激发。预计速度在100- 400 km/s $^{-1}$之间,具有扰动的运动学和有时相干的梯度。这可能是由于几个细的未分辨细丝在投影中的混合。速度场可以被气泡、射流或合并引起的晃动引起的湍流搅动。速度和弥散度都很低,低于逃逸速度。冷云最终会回落并为活动星系核提供燃料。我们比较灯丝的径向范围,r $_{fil}$,与X射线气体可能变得热不稳定的区域。细丝总是在低熵和短冷却时间区域内,其中t $_{cool}$ /t $_{ff}$ <20(13个源中的9个)。在r $_{fil}$处的t $_{cool}$ /t $_{ff}$的范围为8-23,可能是由于(i)影响自由下落时间的更复杂的重力势(例如,晃动,合并);(ii)ICM中存在不均匀性或…
2019-02-25 astro-ph.GA
Cool-Core Destruction in Merging Clusters with AGN Feedback and Radiative Cooling
National Taiwan University(台湾大学);California Institute of Technology(加州理工学院);National Tsing Hua University(清华大学);National Center for Theoretical Sciences(国家理论科学中心);Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics(哈佛-史密松天体物理中心);University of Modena and Reggio Emilia(摩德纳和雷焦艾米利亚大学)
研究通过三维模拟探讨AGN反馈和辐射冷却对银河团块中CC破坏的影响,发现AGN反馈在调节合并团块中至关重要,不同合并参数下CC/NCC转变机制各异。
2026-02-24 astro-ph.CO astro-ph.GA
The interplay between AGN feedback and precipitation of the intracluster medium in simulations of galaxy groups and clusters
利用高分辨率的流体动力学模拟研究了最亮的星系团星系、其超大质量黑洞(BH)和团内介质(ICM)之间的相互作用。我们创建的初始条件,ICM是在流体静力平衡的引力势从星系和NFW的暗物质晕。与热力学分布相关的两个自由参数确定了团簇气体分数和中心温度,其中后者可用于创建冷芯或非冷芯系统。我们的模拟包括辐射冷却,恒星形成,BH吸积,恒星和活动星系核(AGN)的反馈。尽管活动星系核反馈的能量是各向同性的热注入,但它会导致各向异性的外流和气泡的急剧上升。我们发现,BH吸积率(BHAR)是高度可变的,只有强烈相关的恒星形成率(SFR)和ICM时,它是平均超过$1~\rm Myr$。我们通常发现与理论沉淀框架很好的协议。在$10^{13}~\rm M_\odot$晕中,活动星系核的反馈使中央星系熄灭,并将冷核系统转变为非冷核系统。相比之下,更高质量的冷核星系团周期性地演化。高BHAR的发生将ICM的熵提高到冷却时间与局部动力学时间之比$t_{\rm cool}/t_{\rm dyn} > 10$的半径,从而抑制凝结,并在延迟后抑制BHAR。活动星系核反馈的相应减少使ICM冷却并变得不稳定,从而引发新一轮的高SFR和BHAR。
2022-04-05 astro-ph.GA
The origin of cold gas in the Circumgalactic Medium
本研究通过SPH宇宙学模拟Eris2k追踪气体粒子,发现星系周介质中冷气体的起源随红移转变:z>2时主要来自冷吸积,低z时则主要源于外流和就地冷却。
2024-02-13 astro-ph.GA
Dynamics and Morphology of Cold Gas in Fast, Radiatively Cooling Outflows: Constraining AGN Energetics with Horseshoes
在星系和星系团中,通常可以观测到速度超过$100\,{\rm km\,s}^{-1}$的暖电离流和冷中性流。然而,理论研究表明,冲压压力从热风,驱动的中央活动星系核(AGN)或恒星爆发,不能加速现有的冷气体到如此高的速度而不破坏it.In这项工作中,我们探讨了一个不同的情况下,冷气体形式的快速,辐射冷却流出的温度$T\lesssim 10^7\,{\rm K}$。使用3D流体动力学模拟,我们证明了冷气体不断碎片的冷却流出,形成细长的对流结构延伸数十千秒差距。对于一系列物理上相关的温度和速度配置,垂直于运动方向的冷气环在流出中形成。这自然解释了英仙座星系团中横向冷气体细丝的形成,如蓝色环和马蹄形细丝。根据我们的研究结果,我们估计,活动星系核爆发负责形成这两个功能驱动双极外流速度$>2,000\,{\rm km\,s}^{-1}$和总动能$>8\times10^{57}\,{\rm erg}$约$\sim10$万年前。我们还研究了冷热气体混合层中的连续冷却,发现辐射冷却仅占总质量冷却速率的$\sim10\%$,表明软X射线和FUV辐射观测可能大大低估了星系团冷却流中冷气体的增长。
2021-08-09 astro-ph.GA astro-ph.HE
The Production of Cold Gas Within Galaxy Outflows
我提出了一套三维模拟的演化初始热物质喷出的恒星爆发驱动的星系外流。模拟在与材料一起移动的共动框架中进行,跟踪原子/离子冷却,康普顿冷却以及尘埃冷却和破坏。康普顿冷却是这些过程中最有效的,而原子/离子冷却的主要作用是增强密度不均匀性。尘埃,另一方面,有流出的演变几乎没有影响,并迅速销毁在所有的模拟中,除了与最小的质量通量的情况下。我使用的结果来构建一个简单的稳态模型所观察到的UV/光发射从每个流出。在这种情况下的速度分布主要是由几何效应,和整体光度的主机系统的属性非常强的功能,在超亮红外星系(ULIRGs)中观察到的。此外,在几个模型的光度和最大速度是一致的发射线观测ULIRGs,虽然速度显着大于吸收线研究中观察到的。这可能是因为星系流出物的吸收线观测探测了小半径处夹带的冷物质,而发射线观测探测了从较远距离处的初始热介质冷凝的冷物质。
2017-02-02 astro-ph.GA
Better Together: The Complex Interplay Between Radiative Cooling and Magnetic Draping
本研究通过三维辐射磁流体动力学模拟,探究星系风中辐射冷却与磁包覆的相互作用,发现二者结合可大幅提升冷云团存活率,解释观测到的快速外流冷气体及星系晕冷物质高覆盖分数现象。
2023-11-05 astro-ph.GA
Decreased Specific Star Formation Rates in AGN Host Galaxies
利用斯隆数字巡天(SDSS)光度测量的恒星形成速率(SFR)和恒星质量(\mstar),研究了雨燕爆发警报望远镜(BAT)星表中活动星系核的超硬X射线选择样本相对于恒星形成星系主序列(MS)的位置。我们用Herschel参考巡天和Herschel Stripe 82巡天的星系构造MS,使用与Swift/BAT AGN完全相同的方法测量SFR和\mstar{}。我们发现雨燕/BAT活动星系核的一大部分位于MS下方,表明与非活动星系核星系相比,特定的SFR(sSFR)降低。雨燕/蝙蝠活动星系核,然后进行比较,一个高质量的星系样本(冷气体),在那里我们发现的活动星系核之间的相似性冷气体和雨燕/蝙蝠活动星系核。这两个样本的活动星系核坚定地躺在恒星形成星系的MS和静止星系远低于MS。然而,我们发现X射线光度和距离MS之间没有关系。虽然形态分布的BAT活动星系核更类似于恒星形成星系,每个形态的sSFR更类似于冷气体活动星系核。BAT活动星系核中的合并分数远高于冷气活动星系核和恒星形成星系,并与MS的距离有关。这些结果支持了一个模型,即明亮的活动星系核往往在高质量恒星形成星系的淬火过程中,最终饿死的超大质量黑洞本身。
2015-06-23 astro-ph.GA
Modeling AGN Feedback in Cool-Core Clusters: The Balance between Heating and Cooling
利用三维高分辨率(60 pc)自适应网格加密(AMR)模拟方法研究了动量驱动活动星系核反馈影响下理想冷核星系团的长期演化.动量驱动活动星系核的反馈是用一对旋进喷流来模拟的,喷流功率是根据超大质量黑洞(SMBH)附近冷气体的吸积率来计算的. ICM首先沿活动星系核喷流的传播方向冷却成团。随着喷流功率的增加,气体凝结发生各向同性,形成空间延伸(高达几十kpc)的结构,类似于观察到的$\rm Hα$长丝英仙座和许多其他冷核心集群。喷射加热提高了气体熵和冷却时间,阻止了团块的形成。没有吸积到SMBH上的冷气体沉降到$\sim 10^{11}$ M $_{\odot}$的旋转盘中。热气体直接冷却到冷盘上,而SMBH从盘的最内部区域吸积,为AGN提供动力,使其在几个Gyr内保持热平衡的稳定状态。在7 Gyr内的平均质量冷却速率为$\sim 30$ M $_{\odot}$ /yr,比经典的冷却流量值(我们在没有活动星系核的情况下得到的)低一个数量级。中等分辨率的模拟也得到了类似的结果,但当分辨率低于0.5千秒差距时,星系团经历了气体凝结和活动星系核爆发的循环。由于活动星系核反馈的自调节机制,它可以在很宽的模型参数范围内成功地平衡冷却。除了抑制冷却,我们的模型在早期阶段(高达$\sim 2$陀螺仪),是在很好的协议与观测产生冷结构。然而,长寿命的大质量冷盘是不现实的,这表明仍然需要额外的物理过程…
2014-01-29 astro-ph.CO astro-ph.GA
Cold Molecular Gas Along the Cooling X-ray Filament in Abell 1795
本文介绍了利用毫米波天文学研究组合阵列对Abell 1795冷核CO(1-0)进行干涉观测的结果。与先前的工作一致,我们在中心~10 kpc探测到了大量的冷分子气体(3.9 +/- 0.4 x10^9 Msun)。我们报告发现了一个团簇中心半径为30千秒差距(2.9 +/- 0.4 × 10^9兆太阳)的大量冷分子气体团,其位置和速度与温暖的电离细丝一致。我们还对恒星形成暗条外缘的H_2质量设定了一个上限,对应的距离为60 kpc(<0.9 × 10^9 Msun)。我们测量的HII/H_2的比率作为半径的函数,表明不同的电离机制在Abell 1795的核和细丝的强梯度。冷分子气体的总质量(\sim 7 × 10^9 Msun)大约是同一位置经典冷却估计值的30%,假设冷却时间为10^9年。将冷分子气体质量与紫外线导出的恒星形成速率和温暖的电离气体质量结合起来,光谱导出的X射线冷却速率得到了充分的解释,并且与\sim 10^9年时间尺度上的冷却副产物非常一致。整体协议之间的冷却速率的热intracluster介质和质量的冷气体储层表明,至少在这个系统中,冷却流的问题源于缺乏可观察到的冷却在更扩散的区域在大半径。
2012-07-16 astro-ph.GA astro-ph.HE
The interaction between rising bubbles and cold fronts in cool core clusters
我们调查是否在英仙座星系团的核心旋转冷锋影响了外部浮力气泡,起源于中央星系NGC1275的活动星系核的射流。内部气泡和外部南方气泡位于通过核的南北轴上,而外部北方气泡似乎与该轴旋转了约45度。详细的相互作用的数值模拟表明,外北方气泡可能已被推动顺时针占其目前的位置。考虑到冷核心集群中冷锋的常见情况,我们提出了这样一种可能性,即在这种环境中缺乏许多清晰的外部气泡可能是由于冷锋的破坏。
2021-06-07 astro-ph.GA astro-ph.HE
Interplay among Cooling, AGN Feedback and Anisotropic Conduction in the Cool Cores of Galaxy Clusters
来自活动星系核的反馈是解决星系团冷却流问题最有希望的加热机制之一。然而,热传导的作用仍然不清楚。以前的研究表明,在集群冷却核心(CC)的各向异性热传导可以驱动热通量驱动的浮力不稳定性(HBI),重新定向的磁场线在方位角方向和隔离的核心从外围的传导加热。然而,AGN如何与HBI相互作用仍然是未知的。为了理解这些相互交织的过程,我们进行了第一个3D磁流体动力学(MHD)模拟孤立的CC集群,包括各向异性传导,辐射冷却,活动星系核反馈。我们发现:(1)对于团簇中的实际磁场强度,磁张力可以抑制HBI不稳定模式的显著部分,因此HBI被完全抑制或显著受损,这取决于未知的磁场相干长度。(2)由活动星系核喷流驱动的湍流可以有效地使磁场线随机化,并使电导率维持在约1/3的斯皮策值;然而,活动星系核驱动的湍流不是体积填充的。(3)在英仙座星系团中,核心内的传导加热可能会导致约10%的辐射损失,而对于英仙座质量两倍的星系团,辐射损失高达约50%。(4)热传导对活动星系核活动和最热星系团的ICM性质有着不同的影响,未来的观测可能会发现这些影响,以限制星系团的传导水平。文中还讨论了冷气体的分布及其意义。
2016-01-11 astro-ph.GA astro-ph.HE
Non-steady heating of cool cores of galaxy clusters by ubiquitous turbulence and AGN
最近的宇宙学模拟表明,湍流应该普遍存在于星系团中,因为星系团通过物质吸积不断增长。利用一维流体动力学模拟,我们研究了普遍存在的湍流以及中央活动星系核(AGN)的反馈对冷核星系团的加热,在很宽的星系团和湍流参数范围内,重点关注核心的全球稳定性。我们发现,AGN显示间歇性活动的存在下,与Hitomi观察到的一个类似的中度湍流。团核在大部分时间内保持准平衡态,因为通过湍流扩散的加热与辐射冷却几乎平衡。由于辐射冷却的微弱优势,平衡逐渐失去,活动星系核被增加的气体流入点燃。最后,当活动星系核爆发时,核心几乎瞬间被加热。由于预先存在的湍流,被加热的气体分布在整个堆芯中,而不会变得全局不稳定并引起灾难性的冷却,并且堆芯恢复准平衡态。活动星系核的爆发在质量较低的星系团中可能更强。我们模型的预测可以很容易地用未来的X射线任务(如XRISM和雅典娜)进行检查。
2020-05-20 astro-ph.GA astro-ph.HE
Why Cold BGK Modes Are So Cool: Dispersion Relations from Orbit-Constrained Distribution Functions
该研究推导冷轨道约束系统的解析色散关系,首次给出磁化等离子体二维各向异性BGK模式的显式关系并确定稳定阈值,还建立引力情形下核心扰动增长率界限,阐明轨道约束对冷无碰撞介质动力学不稳定性的影响。
2025-04-14 astro-ph.GA physics.plasm-ph
Triggering optical AGN: the need for cold gas, and the indirect roles of galaxy environment and interactions
我们提出了一个研究活动星系核(AGN;跟踪光学光谱)的流行和光度作为环境和星系相互作用的函数。在这项研究中,我们使用了超过25万个星系的样本,这些星系来自斯隆数字巡天,至关重要的是,我们控制了恒星质量和中心恒星形成活动的影响。一旦考虑到这两个因素,星系的局域密度和一对一的相互作用的影响是最小的活动星系核活动和活动星系核光度的流行。这表明,核活动的水平主要取决于星系核区域的冷气体的可用性,并且在大多数情况下,长期过程可以驱动活动星系核活动。大尺度环境和星系间的相互作用只是通过影响中心气体的供应,间接地影响活动星系核的活动。
2014-11-18 astro-ph.CO astro-ph.GA
AGNs are not that cool: revisiting the intrinsic AGN far-infrared spectral energy distribution
利用42颗$z < 0.5$光学发光Palomar Green巡天类星体,通过光谱能量分解,研究了活动星系核红外波段的内禀光谱能量分布。我们通过结合AGN IR模板库Siebenmorgen 2015来分解42个类星体的SED,该模板库覆盖了AGN参数空间的广泛范围,并具有三个常用的星系模板库。我们从最佳拟合结果确定AGN SED的中位数。我们的中位AGN SED的远红外(FIR)贡献明显小于Symeongland et al. 2016,但与Lyu et al. 2017大致一致。活动星系核的红外辐射温度随着辐射光度的增加而变冷,这可能是由于活动星系核的辐射反馈越强,对环结构的影响越大,或者它们的环具有更高的金属丰度。我们的结论不依赖于星系模板库的选择。然而,由于预测的多环芳烃(PAH)的发射线流量是星系模板依赖的,应采取谨慎推导银河FIR的贡献PAH通量。
2020-03-23 astro-ph.GA astro-ph.HE
Why are there strong radio AGNs in the center of "non-cool core" clusters?
在X射线冷核中的射电活动星系核反馈被认为是重子结构演化的一个重要组成部分。然而,人们早就知道强射电活动星系核也存在于“非冷核”星系团中,这就提出了一个问题,即射电反馈是否总是需要一个X射线冷核。我们提出了一个系统的分析,152组和集群,以显示每个BCG与一个强大的无线电活动星系核有一个X射线冷核心。那些位于“非冷核”系统中心的强射电活动星系核实际上与典型半径小于5 kpc的小X射线冷核(我们称之为日冕)有关。小型日冕最有可能是ISM起源的,它们携带了足够的燃料来为无线电活动星系核提供动力。我们的研究结果表明,传统的冷芯/非冷芯二分法是过于简单。一个更好的替代方法是用封闭的X射线光度的冷核分布函数。我们的研究结果的其他影响也进行了讨论,包括简单的外推的密度分布推导邦迪吸积率的警告。
2009-10-05 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Self-regulated AGN feedback of light jets in cool-core galaxy clusters
来自活动星系核(AGN)的热量被认为是稳定冷核星团,限制恒星形成和冷却流。我们采用辐射磁流体动力学(MHD)模拟轻AGN喷流反馈不同的吸积模式(邦迪-霍伊尔-Lyttleton和冷吸积)在一个理想的英仙座星系团。独立的探测吸积模型,吸积效率,喷流密度和分辨率,集群自我调节与中央熵和冷却时间与观察到的冷核集群在这个非宇宙学的设置。我们发现,提高喷气效率导致更多的间歇性喷气功率和增强的恒星形成率。我们的基准低密度射流可以很容易地偏转轨道冷气体细丝,重新分配角动量,并导致更广泛的冷气体分布和各向同性气泡分布。与我们的基准低动量密度射流相比,高动量密度射流加热效率较低,并且能够形成垂直于中心受限射流的持久冷气盘。从我们的模拟测量腔光度一般反映冷却光度的团内介质(ICM),并对应于平均喷流功率,是相对不敏感的短时期的低光度喷注。在我们的MHD模拟低动量密度射流冷气结构一般表现出各种形态,从盘状非常扩展的非线性结构。特别是,磁场是至关重要的,以抑制形成不切实际的大量冷气盘之间的热,冷相位重新分配角动量,并通过促进形成细长的冷丝,由磁压力的支持。
2023-03-25 astro-ph.CO astro-ph.GA
AGN jet-driven stochastic cold accretion in cluster cores
有几种观点认为,在位于星系团中心的大质量星系中,冷气体的随机凝聚及其在中心超大质量黑洞(SMBH)上的吸积对于活动星系核(AGN)反馈起作用是必不可少的。我们的3-D流体动力学AGN喷流ICM(intraclustmedium)模拟,在详细的角动量分布的冷气体和它的时间变化的第一次,表明冷气体的角动量穿越$\lesssim 1$ kpc基本上是各向同性的。在顺时针方向和逆时针方向上质量几乎相等的情况下,我们预计在大致的动力学时间上角动量会抵消。这意味着应当形成具有短粘性时间的紧凑的吸积流,通过该吸积流,足够的吸积功率可以足够快地被引导成射流机械能以防止冷却流。固有的随机性,预计在反馈周期驱动的冷气体冷凝,引起一个大的变化,在星系团的中心,类似的集群和SMBH的质量,在协议的观测冷气体质量。这种相关性预计将更紧密的平滑热/邦迪吸积。从我们的模拟中得到的腔功率和Bondi功率之间的弱相关性也与观测结果相匹配。
2017-07-07 astro-ph.GA astro-ph.HE
Fast cold gas in hot AGN outflows
对明亮的高红移类星体周围空间扩展的冷气体发射的观测显示出惊人的速度宽度,超过2000 km·s^(-1),投射距离可达30 kpc。高速宽度已被解释为强大的活动星系核驱动的外流的签名。简单地说,这些发现似乎与流体动力学模型相矛盾,在流体动力学模型中,活动星系核驱动的外流是能量驱动的,因此非常热,典型温度T = 10^6-7 K。使用移动网格代码Arepo,我们执行“放大”宇宙学模拟的z = 6类星体及其环境,以下黑洞的增长和反馈,通过能量驱动的外流。在模拟中,类星体的宿主星系被一个由超新星驱动的星系外流而预先富集了金属的环星系团介质所包围。因此,部分活动星系核驱动的热外流气体可以辐射冷却,导致大量(> 10^9 M_sun)的冷气体与热双极外流一起运动。这导致在空间上扩展的冷气体的速度宽度类似于观察到的。然而,我们警告说,气体流入,类星体宿主星系深势阱中的随机运动和超新星驱动风的冷却对模拟中冷气体的大速度宽度有很大贡献,使观测数据的解释复杂化。
2015-02-12 astro-ph.CO astro-ph.GA
AGN cool feedback and analogy with X-ray binaries: from radiation pressure to cosmic ray driven outflows
冷外流现在在星系中很常见,但它们的物理起源和驱动机制仍然不清楚。活动星系核(AGN)反馈可能通过宇宙射线(CR)和尘埃上的辐射压力加速冷星系外流。在这里,我们调查的CR和辐射反馈的活动星系核的相对重要性,我们分析的物理条件流出发射作为一个功能的黑洞吸积流模式。我们假设从活动星系核喷流起源的CR,并考虑与银河系X射线双星的类比,从而喷流是突出的低吸积率(硬态)和淬火在高吸积率(软态)。我们发现,CR驱动的外流可以在低吸积率和大半径供电,而辐射压力驱动的外流占主导地位,在高吸积率和小半径。因此,两个AGN反馈机制-CR和辐射压力的尘埃-可能发挥互补作用,在驱动冷外流星系尺度。从辐射压力驱动的外流在较高的吸积率的CR驱动的外流在较低的吸积率的过渡可能对应于在宇宙时间的基础吸积流模式的过渡(从一个辐射有效的吸积盘辐射效率低下的射流为主的流量)。
2022-12-12 astro-ph.GA astro-ph.HE
Cooling timescale of dust tori in dying active galactic nuclei
我们估计了一旦活动星系核(AGN)淬灭,尘埃环冷却的时间尺度。在尘埃环系统中,一旦入射光子被抑制,一个尘埃团从$T_{\rm dust}=1000$ K到几个$10$ K的冷却时间尺度小于$10$年,这表明尘埃环的冷却时间主要取决于来自中心引擎的光穿过环的时间。在考虑了光穿过环面的时间后,活动星系核的环面发射在猝灭后的$100$年内,在$12~μ$ m处减弱了两个数量级以上。我们还提出了用不同物理尺度的活动星系核指示剂$R$ m波段光度示踪活动星系核环($R \sim 10$ pc)和光学[OIII] $\lambda5007$发射线窄线区($R=10^{2-4}$ pc)来寻找“垂死”活动星系核。
2017-06-09 astro-ph.GA astro-ph.HE
Radio mini-halos and AGN heating in cool core clusters of galaxies
在大多数松弛的冷核星系团中,最亮的星系团(BCG)是射电大声的,显示了中央活动星系核(AGN)喷出的非热射电喷流和裂片。这种相对论性等离子体已经明确地显示出与周围的热团簇内介质(ICM)相互作用,这要归功于壮观的图像,其中观察到波瓣无线电发射填充了X射线发射气体中的空腔。这种“无线电模式活动星系核反馈”现象被认为会使冷却流淬灭,这种现象很普遍,对于理解星系团内部区域的物理学和中心BCG的性质至关重要。同时,强机械力的活动星系核很可能驱动ICM中心的湍流,这可能有助于气体加热,也对团尺度上非热辐射的起源起作用。在一些冷的核心星团中观察到了弥散的非热辐射,其形式是围绕在射电大声的BCG周围的射电迷你晕,其尺度与冷却区相当。这篇文章概述了关于这些主题的谈话所涵盖的要点。特别是,在总结了活动星系核加热的冷却流调节和冷核心星团的非热发射后,我们提出了一个最近的研究,最大的收集已知的小晕集群(~ 20个对象),其中调查了无线电小晕和气体加热的共同起源的情况。我们进一步讨论了未来的无线电调查提供的前景与平方公里阵列(SKA)建设大型(>> 100对象),无偏见的迷你晕样本,同时探测在同一时间的存在下,无线电活动星系核反馈的主机集群。
2016-02-26 astro-ph.CO astro-ph.GA
Impact of AGN feedback on galaxies and their multiphase ISM across cosmic time
我们提出了星系形成的模拟,GADGET-3代码的基础上,在其中的恒星形成和恒星反馈的亚分辨率模型与AGN反馈的新模型接口。我们的次分辨率模型描述了一个多相ISM,占热,冷气体在同一分辨率的元素:我们利用这一功能来研究耦合活动星系核反馈能量的不同阶段的ISM在宇宙时间的影响。我们的基准模型认为活动星系核的反馈能量耦合是由热相和冷相的覆盖因子驱动的。我们对盘星系进行了一套宇宙学流体动力学模拟($M_{\rm halo, \, DM} \simeq 2 \cdot 10^{12}$ M $_{\odot}$,在$z=0$),研究:$(i)$将活动星系核反馈能量耦合到多相ISM的不同方式的影响; $(ii)$不同配方对气体增长的影响(即,仅冷气体,冷气体和热气体两者,具有限制来自具有高角动量的冷气体的气体吸积的额外可能性); $(iii)$气体吸积和活动星系核反馈能量耦合的不同模型如何影响超大质量黑洞及其宿主星系的共同演化。我们发现,至少有一部分AGN的反馈能量与扩散气体耦合,以避免BH质量的过度增长。当黑洞只吸积冷气体时,它的增长速度比冷气体和热气体都吸积的情况要快。如果具有高角动量的冷气体的吸积减少,BH质量的增长被延迟,在$z=0$的BH质量减少了一个数量级,并且当星系盘形成时,BH被阻止吸积到低于$z \lesssim 2$。
2019-11-06 astro-ph.CO astro-ph.GA
ALMA observations of cold molecular gas in AGN hosts at z~1.5 - Evidence of AGN feedback?
与宇宙恒星形成历史相似,宇宙黑洞吸积率密度在1<z<3时达到峰值。因此,这个宇宙时期最适合研究活动星系核辐射反馈的影响。观测工作正在进行中,以量化活动星系核反馈的影响,如果有的话,对他们的宿主星系。本文利用ALMA观测到的10个活动星系核样品的CO[2-1]谱线,研究了z~1.5处活动星系核主体的分子气体含量。我们比较这与样本的星系没有一个活动星系核匹配的红移,恒星质量和恒星形成率。我们用$\mathrm{L_{CO} \sim 6.3-25.1\times 10^{9} L_{\odot}}$探测了3个活动星系核中的CO,假设传统的转换因子为$\mathrm{α_{CO}}\sim3.6$,将其转换为$\mathrm{2.5-10\times 10^{10} M_{\odot}}$的分子氢气质量。我们的结果表明,相对于非活动星系核的比较样本,活动星系核宿主中存在较低的耗尽时标和较低的分子气体分数的概率大于99%。我们讨论了这些意见的影响,活动星系核反馈可能对z>1星系的恒星形成效率。
2017-03-23 astro-ph.GA astro-ph.HE
Radiative cooling of swept up gas in AGN-driven galactic winds and its implications for molecular outflows
我们最近使用水化学模拟来证明,在发光类星体中观察到的分子流出可以通过活动星系核风中的分子形成来解释。然而,这些模拟覆盖有限的参数空间,由于其计算成本。因此,我们已经开发了一个分析模型来跟踪冷却的活动星系核风的冲击ISM层。我们探讨了不同的环境密度($1-10^{4} \, \rm{cm}^{-3}$),密度剖面斜率($0-1.5$),活动星系核光度($10^{44}-10^{47} \, \rm{erg} \, \rm{s}^{-1}$),和金属丰度($0.1-3 \rm{Z}_{\odot}$)。被扫起的气体大部分在~1 Myr内冷却。根据我们以前的模拟,我们预测这种气体将产生可观察到的分子流出。瞬时动量增加最初随着外流减速而增加。然而,由于对引力势所做的功,它达到最大值$\approx$ 20。预测的时间平均观测估计的分子外流动量增加达到最大值$\approx1-2$,部分原因是我们假设的分子分数,0.2,但也因为瞬时和观测,时间平均的定义是不等价的。因此,最近观测估计的秩序统一动量提升并不一定排除能量驱动的外流。最后,我们发现,尘埃颗粒很可能重新形成的金属吸积后,冲击ISM层已经冷却,假设一小部分的尘埃颗粒席卷后,这层已经冷却能够混合到冷相,并假设晶粒生长仍然有效的存在下,强AGN辐射场。这将使快速分子形成,正如我们的模型所假设的那样。
2018-05-17 astro-ph.CO astro-ph.GA
Turbulence and cooling in galaxy cluster cores
我们研究了冷星系团核心的理想化模型中湍流加热、混合和辐射冷却之间的相互作用。活动星系核(AGN)喷流预计会驱动湍流和加热星系团核心。团内介质的冷却和活动星系核喷流的搅动是紧密耦合的反馈回路。我们通过平衡辐射冷却和湍流加热来施加反馈回路。除了加热等离子体,湍流也会混合等离子体,抑制小尺度冷气体的形成。在这方面,湍流的影响类似于热传导。对于热平衡(湍流加热平衡辐射冷却)的均匀等离子体,只有当冷却时间短于混合时间时,冷气体才会冷凝。这个条件要求湍流动能是等离子体内能的$\gtrsim$;在冷核中如此高的速度被观测排除了。与现实的磁场和热传导的结果是定性相似的流体动力学模拟。由于{ \em混合}与热的ICM,冷堆芯的失控冷却被阻止,模拟表明即使有亚音速湍流,冷气体也与观测结果一致。因此,湍流混合可能是活动星系核喷流加热星系团核心的机制。在湍流模拟中观察到的热不稳定性增长率与团簇核心冷气体的局部热不稳定性解释是一致的。
2014-11-08 astro-ph.CO astro-ph.GA
A first Chandra view of the cool core cluster A1668: offset cooling and AGN feedback cycle
我们提出了一个多波长分析的星系团A1668,通过新的EVLA和钱德拉观测和档案H $α$数据。射电图像显示出一个小的中心源($\sim$ 14 kpc,1.4 GHz),L $_{\text{1.4 GHz}}$ $\sim$ 6 $\cdot$ 10 $^{23}$ W Hz $^{-1}$。1.4 GHz和5 GHz之间的平均光谱指数为$\sim$-1,与BCG中发现的通常指数一致。冷却区延伸40千秒差距,辐射热X射线光度L $_{\text{cool}} = 1.9\pm 0.1 \cdot$ 10 $^{43}$ erg s $^{-1}$。我们检测到的偏移量$\sim$ 6 kpc之间的集群BCG和X射线峰,和另一个偏移量$\sim$ 7.6 kpc之间的H $α$和X射线峰。我们讨论了这些偏移的可能原因,这表明最冷的气体不是直接从最低熵的气体冷凝的。特别是,我们认为,冷ICM从核心的晃动,而H $α$丝被推到一边的扩大射电星系叶。我们检测到两个假定的X射线腔,空间上与西射电瓣(腔A)和东射电瓣(腔B)。系统的腔功率和年龄分别为P $_{\text{cav}} \sim$ 9 $\times$ 10 $^{42}$ erg s $^{-1}$和t $_{\text{age}} \sim$ 5.2 Myr。评估A1668在冷却光度腔功率参数空间中的位置,我们发现活动星系核的…
2021-02-22 astro-ph.CO astro-ph.GA