Cosmic Rays or Turbulence can Suppress Cooling Flows (Where Thermal Heating or Momentum Injection Fail)
淬火"维护"和"冷却流"的问题是重要的,从银河系通过大规模集群椭圆星系。以前的工作表明,除了来自恒星和纯磁流体动力学过程的能量之外,还需要一些能量来源,也许来自活动星系核,但即使是这种能量输入的定性形式也仍然不确定。不同的设想包括热"加热"、直接风或动量注入、宇宙射线加热或压力支持、或团内介质的湍流"搅动"。我们调查这些在$10^{12}-10^{14}\,{\rm M}_{\odot}$晕使用高分辨率的非宇宙学模拟与消防-2(反馈在现实环境中)恒星反馈模型,包括简化的玩具能量注入模型,在那里我们任意改变的强度,注入规模,和能量的物理形式。我们探讨哪些情况下可以淬火,而不违反观测约束的能量或ICM气体。我们表明,湍流搅拌在中央$\sim100\,$ kpc,或宇宙射线注入,都可以保持一个稳定的低SFR晕$>$陀螺仪的时间尺度与适度的能量输入,通过提供一个非热的压力,稳定地降低核心密度和冷却速率。在这两种情况下,相关的热加热过程可以忽略不计。湍流搅拌保留了冷的核心特征,同时将冷凝的核心气体混合到较热的晕中,是迄今为止最节能的模型。纯粹的热加热或核各向同性动量注入需要更大的能量,在低质量晕中效率较低,容易使核心过热,并且需要微调以避免驱动非物理温度梯度或从晕中心排出气体。
2018-12-10 astro-ph.GA
A lower bound on adiabatic heating of compressed turbulence for simulation and model validation
当压缩发生在比湍流耗散时间短的时间尺度上时,湍流中的能量可以通过压缩而放大。这种机制可能在维持各种天体物理系统(包括分子云)中的湍流中发挥作用。湍流放大的量取决于压缩强迫和湍流耗散的净效应。通过对这种耗散的一个界的论证,我们给出了压缩湍流中湍流速度随压缩比的标度的一个下界。也就是说,受到压缩的湍流将至少与这里给出的边界一样多地被增强,这取决于将概述的一组警告。作为一个验证检查,这个下限表明,一些压缩天体物理湍流的模拟和模型是太耗散。所使用的技术突出了压缩湍流和衰减湍流之间的关系。
2017-04-09 astro-ph.GA astro-ph.IM physics.flu-dyn
Can the observed E/B ratio for dust galactic foreground be explained by sub-Alfvenic turbulence?
最近的普朗克观测表明,$E$模式的能量是$B$模式的两倍。Caldwell et.等人已经在磁流体动力学(MHD)湍流的背景下制定了理论模型,并且发现解释该结果是有问题的。特别是,他们得出的结论是,有一个非常狭窄的范围内的理论参数,可以解释观察。这就提出了一个问题,即人们所接受的对MHD湍流的描述是否适用于星际介质。我们重新讨论了这个问题,并证明了对应于阿尔文马赫数的高银河纬度范围的MHD湍流,即$M_A\lesssim 0.5$,可以成功地解释$E$到$B$模式比的现有结果。
2017-08-26 astro-ph.GA
Turbulent Heating in a Stratified Medium
有相当多的证据表明,在星系团中广泛存在亚音速湍流,最明显的是来自{ \it Hitomi}。湍流经常被用来抵消团簇核心的辐射损失,通过直接耗散和湍流热扩散。然而,在分层介质中,浮力与径向运动相反,使湍流各向异性。这可以通过弗劳德数(Froude number)${\rm Fr}$来量化,随着分层的增加,弗劳德数在簇中向内减小。我们利用与MHD湍流的类比表明,波湍流相互作用增加级联时间,并降低耗散率$ε\propto {\rm Fr}$。同样,对于给定的能量注入/耗散率$ε$,湍流速度$u$必须高于柯尔莫哥洛夫比例。高分辨率的流体动力学模拟显示出与$ε\propto {\rm Fr}$标度非常一致,这适用于${\rm Fr} < 0.1$。我们还比较了以前预测的湍流扩散系数的缩放$D \propto {\rm Fr}^2$,并找到极好的协议,为${\rm Fr} < 1$。然而,我们发现一个不同的归一化,对应于更强的扩散抑制超过一个数量级。我们的研究结果意味着,湍流扩散更严重地抑制分层,在一个更广泛的径向范围内,比湍流耗散。因此,后者可能占主导地位。此外,这种转变意味着与以前的模型相比,抵消冷却所需的湍流速度显着更高。这些结果可能与湍流金属扩散(同样受到抑制)和行星大气有关。
2022-05-03 astro-ph.GA
Spectra from the shocked nebulae revealing turbulence near the Galactic Centre
本文研究了银河系中心附近云的辐射光谱,利用物理参数和元素丰度计算了紫外-光学-红外线,并与中红外观测值进行了拟合。特征线比进行了比较,在活动星系中观察到的。我们发现GC附近星云的物理条件与星暴星系和活动星系核不同,即气体速度和密度以及光电离通量都相对较低。发射星云的几何厚度特别小,这表明物质被不稳定性强烈破碎,导致潜在的激波产生的湍流。
2010-09-19 astro-ph.GA
Interaction of HVCs with the Outskirts of Galactic Disks: Turbulence
在星系盘中存在着许多物理过程,可能对驱动湍流有贡献。其中一些甚至可以在没有恒星形成的情况下驱动湍流。例如,流体动力学(HD)或磁流体动力学(MHD)的不稳定性,小卫星团的频繁合并,冲压压力,或下落的气体云。在这项工作中,我们提出了数值模拟研究的相互作用的紧凑的高速云(CHVC)与外围的磁化气体磁盘。我们的数值模拟表明,雨的小HVC到磁盘上是一个潜在的来源,在HI磁盘的外部随机运动。
2009-05-01 astro-ph.GA
Uplifted cool gas and heating by mixing in cooling flows
我们分析了我们早期的三维流体动力学数值模拟的射流膨胀气泡在冷却流团,并发现,致密的气体,没有被加热的射流的活动和周围的热射流膨胀的气泡可以被确定为抬升的气体中观察到的一些集群。在热气泡周围稠密气体的形成过程中,热气泡气体与团内介质(ICM)的其他区域的混合加热了ICM。将ICM与热气泡气体混合的涡流也激发冲击波、声波和湍流。声波,冲击,湍流和上升的气体,可能比混合过程更容易检测,因此吸引更多的注意力,但我们认为,这些过程的贡献ICM加热不加起来的混合加热过程的贡献水平。
2018-04-11 astro-ph.GA
The impact of spurious collisional heating on the morphological evolution of simulated galactic discs
我们使用一套理想化的N体模拟来研究恒星粒子的虚假加热的影响,由暗物质粒子的运动学和模拟星系盘的形态。我们发现,虚假的碰撞加热导致恒星粒子的方位角速度色散($σ_ϕ$)的系统性增加和相应的平均方位角速度($\overline{v}_ϕ$)的减少。加热速率主要由暗物质晕粒子的数量(或者等价地,由固定晕质量的暗物质粒子质量)和沿圆盘的局部暗物质密度的径向梯度决定;它对恒星粒子质量基本不敏感。如果晕内的星系团的粒子数少于$\approx 10^6$暗物质,那么无论晕的总质量如何(为了防止星系中心的加热,需要更多的粒子),它们都特别容易受到虚假形态演化的影响。碰撞加热将星系盘从扁平结构转变为更圆的球状系统,导致它们在此过程中失去旋转支撑。它还影响了星系在标准尺度关系中的位置,这些关系将星系的各种属性联系起来:在固定的恒星质量下,它增加了星系的大小,并降低了它们的平均恒星旋转速度和特定角动量。我们的研究结果敦促谨慎外推模拟星系的比例关系,以低质量的虚假碰撞效应可以偏置其归一化,斜率和散射。
2023-01-31 astro-ph.GA
Could the Galactic disk heating be due to Globular Cluster impacts?
到目前为止,已经提出了六种机制来解释银河系盘加热。其中,最重要的似乎是由分子云和螺旋臂的恒星散射的组合。我们研究了进一步的机制,即,重复磁盘的影响,原来的银河系球状星团人口到现在。我们发现球状星团最多只能贡献一小部分目前的垂直能量,因为它们可以将整个盘加热到{ $σ$ } $_{z}$ = 5.5kms $^{{\rm -} {\rm 1}}$(参见图10)。对于厚盘和薄盘分别观察到18和39 km的$^{{\rm -} {\rm 1}}$)。我们发现,磁盘热的上升率($α$ =0.22在\textit{$σ$} $_{z}$ $\sim t^α$与\textit t是时间),是接近分子云散射所发现的。
2009-05-27 astro-ph.GA
Supernova-driven interstellar turbulence and the galactic dynamo
星际介质的分形形状和多组分性质,以及其广泛的动力学尺度,给理论和数值天体物理学带来了巨大的挑战。在这里,我们将审查最近的进展,直接模拟星际磁流体湍流,重点是超新星爆炸的能量注入的作用。发电机理论的影响将在平均场方法的背景下讨论。与测试场方法得到的结果面临的分析预测和估计从准线性理论。模拟结果加强了对湍流银河发电机的经典理解,更重要的是,产生了新的定量见解。导出的比例关系,使自信的全球平均场建模。
2011-01-20 astro-ph.GA
Radiation thermo-chemical models of protoplanetary disks. Grain and polycyclic aromatic hydrocarbon charging
上下文围绕着前主序星的星系随着时间的推移通过湍流粘性扩散而演变。解释湍流强度的主要竞争者是磁旋转不稳定性(MRI)模型,其效率取决于盘电离分数。目的。我们的目标是计算自洽的化学,包括PAH电荷化学,颗粒充电和湍流α参数的有效值的估计,以找到磁盘湍流的观测签名。方法.在物理化学程序ProDiMo中,我们介绍了PAH和颗粒充电物理以及它们与其他气相反应的相互作用。非理想的磁流体力学效应,如欧姆和双极扩散参数化,以获得一个有效的值的湍流参数α_eff。我们探讨了湍流加热和谱线展宽对CO同位素亚毫米谱线的影响。结果α_eff的空间分布依赖于各种不受约束的盘参数,如磁参数β_mag或原行星盘内部的宇宙射线密度分布。内部圆盘中平面显示了所谓的死区的存在,在该死区中湍流几乎不存在。盘的加热主要是通过死区中尘埃颗粒的热适应,死区外高达几百个天文单位的粘性加热,以及外盘的化学加热。CO旋转线探测了湍流最大的温暖分子盘层。然而,CO线轮廓上的湍流的影响是最小的,难以区分的热加宽。结论.在死区之外的盘中平面中的气体的粘性加热是有效的。单独从CO旋转线观测确定α是具有挑战性的。
2018-11-21 astro-ph.GA
Polarization Gradient Study of Interstellar Medium Turbulence Using The Canadian Galactic Plane Survey
我们利用加拿大银道面巡天(CGPS)的复射电极化矢量的空间梯度研究了星际介质中的磁离子湍流。CGPS数据覆盖1300平方度,在${53^{\circ}}\leq{\ell}\leq{192^{\circ}}$、${-3^{\circ}}\leq{b}\leq{5^{\circ}}$范围内,${b}={17.5^{\circ}}$的扩展在${101^{\circ}}\leq{\ell}\leq{116^{\circ}}$范围内,角分分辨率为1420 MHz。以前的研究发现偏振梯度的偏度和峰度与湍流的马赫数之间存在相关性,或者假设这种相关性来推断所观察到的湍流区域的马赫数。我们提出了整个CGPS数据集的极化梯度图像,并分析这些图像的依赖角分辨率。极化梯度是丝状的,这些细丝的长度在银河系反中心最大,在银河系内部最小。这可能意味着小尺度湍流在银河系内部更强,或者我们在低银河系中观察到更遥远的特征。对于每一个分辨率的研究,偏度的偏振梯度的影响,明亮的偏振梯度区域,这是不相关的湍流所揭示的偏振梯度的边缘。我们还发现,偏度的偏振梯度是敏感的盒子的大小来计算偏度,但不敏感的银河经度,这意味着偏度只探测盒子内的不均匀性的数量和幅度。我们的结论是偏度和峰度的极化梯度是不理想的统计探测自然磁离子湍流。
2016-12-13 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
Galactic dust evolution with rapid dust formation in the interstellar medium due to hypersonic turbulence
湍流可以通过分子的吸积来显著加速尘埃颗粒的生长。对于与气体动态耦合的尘埃,增长率与马赫数的平方成比例,这意味着增长时间尺度可以很容易地减少一个数量级以上。因此,限制时间尺度是分子云形成的速率,这意味着ISM中的尘埃产生可以迅速达到解释在高红移下观测到的尘埃质量所需的水平。因此,湍流可能是解决高红移星系尘埃演化模型中的补充问题的方法,并解释了在$z = 7 - 8$看到的尘埃质量。一个简单的分析银河尘埃演化模型,其中晶粒生长很好地补偿了预期的更高速率的尘埃破坏超新星冲击。与以前的同类模型相比,该模型更简单,依赖的假设更少,似乎更适合从观测中获得的数据。
2019-11-28 astro-ph.GA
Examining Turbulence in Galactic Molecular Clouds. II. Turbulence Cascade Beyond the Scale of Giant Molecular Clouds
Purple Mountain Observatory and Key Laboratory of Radio Astronomy, Chinese Academy of Sciences(中国科学院紫金山天文台和射电天文重点实验室);School of Astronomy and Space Science, University of Science and Technology of China(中国科学技术大学天文与空间科学学院)
利用MWISP巡天数据,通过结构函数和功率谱分析,证明分子云嵌入在从约200秒差距到秒差距尺度的统一湍流级联中,连接星系动力学与恒星形成。
2026-09-10 astro-ph.GA
Galactic interstellar turbulence in the southern sky seen through spatial gradients of the polarization vector
银河系的射电同步辐射偏振图可以用来推断弥漫性暖电离介质(WIM)中星际湍流的性质。在本文中,我们调查的空间梯度的线偏振同步辐射($|\nabla\textbf{P}|/|\textbf{P}|$)作为一种示踪剂的湍流,梯度的关系,声波马赫数的WIM,和变化的形态梯度作为银河系在南部天空中的位置的函数。利用S波段偏振全天巡天(S-PASS)的数据,对整个南天$2.3$ ~GHz的线偏振同步辐射($|\nabla \textbf{P}|/|\textbf{P}|$)的空间梯度进行了成像。线性极化的空间梯度揭示了由于磁湍流作为银河系位置的函数,在WIM中的密度和磁波动的快速变化;我们将这些数据与理想的MHD数值模拟进行了比较。为了限制音速马赫数($M_{s}$),我们应用高阶矩分析的观察和模拟的扩散,等温ISM与理想的磁流体动力学湍流。我们发现,偏振梯度图揭示了细长的结构,我们与ISM中的湍流。我们的分析证实了跨音速区$M_{s}\lesssim 2$中湍流WIM的观点。纤维状结构的典型宽度下降到角分辨率,观察到的形态与数值模拟密切匹配,在某些情况下H $α$轮廓。发现$|\nabla \textbf{P}|/|\textbf{P}|$强度近似为对数正态分布。没有系统的变化的音速马赫数观察到作为银河系坐标的函数,这是一致的湍流在WIM推断的H $α$数据的分析。
2014-04-24 astro-ph.GA
Galactic turbulence and paleoclimate variability
小波回归去趋势波动的重建温度为过去三个冰河时代:约34万年(南极冰芯同位素数据),表现出明确的证据银河系湍流调制到2500年的时间尺度。观测到的严格Kolmogorov湍流特征表明了星系湍流的Kolmogorov性质,并为千年时间尺度上全球温度的随机波动提供了解释。
2010-07-09 astro-ph.GA physics.ao-ph physics.geo-ph
Mixing and transport of metals by gravitational instability-driven turbulence in galactic discs
星系中的金属生产追踪恒星的形成,并且高度集中在星系盘的中心。这表明星系应该具有不均匀的金属分布,具有很强的径向梯度,但对现今星系的观测显示只有很浅的梯度,几乎没有方位角变化,这意味着存在重新分布机制。我们研究重力不稳定性驱动的湍流作为一种混合机制的作用,通过模拟一个孤立的星系盘在高分辨率,包括作为被动标量处理的金属领域。由于任何圆柱形场可以分解成一个和傅立叶-贝塞尔基函数,我们建立了初始金属领域的特点,这些功能和研究如何不同的模式混合。我们发现剪切和湍流都有助于混合,但混合强烈依赖于模式的对称性。非轴对称模式的衰减时间小于银河系的轨道周期,因为切变将它们缠绕到小的空间尺度,在那里它们被湍流抹去。轴对称模的衰变时间尺度要大得多,尽管除了最大尺度的不均匀性之外,所有的混合时间尺度仍然足够短,可以消除宇宙学时间内的化学不均匀性。这些不同的时间尺度提供了一个解释,为什么星系保留金属丰度梯度,而在一个固定的半径几乎没有变化。此外,混合轴对称模式所需的相对较长的时间尺度可以解释在高红移星系中观察到的金属丰度梯度的多样性比本地的:这些系统尚未达到金属生产和扩散之间的平衡。
2015-03-04 astro-ph.GA
A unified model for age-velocity dispersion relations in Local Group galaxies: Disentangling ISM turbulence and latent dynamical heating
我们分析了从船底座($M_{*} \sim 10^{6}$)到M31($M_{*} \sim 10^{11}$)的八个本星系群星系中单个恒星的年龄-速度色散关系(AVR)。观测上,$σ$与恒星年龄的趋势可以被解释为GMC、棒/旋臂或合并的暗晕对恒星的动力加热;或者,恒星可能只是在高红移时从更湍流的ISM中诞生,并保持较大的速度色散直到今天-与最近的IFU研究一致。为了确定的主导机制,更好地了解不稳定性和反馈的影响,我们开发的模型的基础上观察到的SFH这些本星系群星系,以创建一个进化的形式主义,描述ISM速度色散由于星系的不断变化的气体分数。这些经验模型放宽了通常的假设,即恒星是从气体中诞生的,气体在所有红移处都有恒定的速度色散。只使用观测到的SFH作为输入,ISM速度色散和中平面散射模型适合观测到的AVR的低质量星系没有微调。高于$M_{vir} > 10^{11}$的更高质量星系需要来自潜在动力学加热过程(例如小合并)的更大贡献,超过ISM模型。使用SFH,我们还发现,超新星反馈似乎不是一个主导的驱动程序的气体速度色散相比,引力不稳定性-至少对于分散$σ\gtrsim 25$公里/秒。我们的研究结果共同指出,恒星出生时的速度色散接近气体在其形成时的速度色散,潜在的动态加热与星系质量相关的效率。这些半经验关系可能有助于限制反馈的效率及其对星系形成模拟中盘沉降物理的影响。
2017-10-03 astro-ph.GA
Supernova feedback in a local vertically stratified medium: interstellar turbulence and galactic winds
我们使用本地笛卡尔模拟与垂直引力势研究超新星(SN)反馈分层星系盘驱动湍流和发射星系风。我们的分析包括三个圆盘模型的气体表面密度范围从银河系类星系到富含气体的超亮红外星系(ULIRGs),和两个不同的SN驱动方案(随机和相关的本地气体密度)。为了隔离SN反馈的物理,我们不包括额外的反馈过程。我们发现,在这些本地框计算,SN反馈激发相对较低的质量加权气体湍流速度色散~3-7公里/秒和低风质量加载因子< 1在我们研究的所有情况下。低湍流速度和风质量负载因子预测我们的本地框计算显着低于那些建议的观测富含气体和快速恒星形成的星系,他们也在紧张局势与全球模拟的盘星系调节恒星反馈。使用数值试验和分析参数相结合,我们认为,当地的笛卡尔框不能预测银河风的属性,因为他们没有捕捉到正确的全球几何和星系的引力势。实际上,在局部模拟中,风质量载荷因子并没有得到很好的定义,因为它们随着箱高度的增加而显著下降。物理上更真实的计算(例如,包括一个全球性的银河系的潜力和光盘旋转)将可能需要充分了解光盘湍流和银河外流,即使是由SNe单独反馈的理想情况。
2016-04-05 astro-ph.GA
Gravitational scattering of stars and clusters and the heating of the Galactic disk
银河系圆盘中随时间而增加的速度扩散是否可以解释为恒星与巨型分子云(GMC)和旋臂的引力相互作用的结果?银河平面上方的古老疏散星团是否为这个问题提供了线索?我们探讨的影响散射的不均匀性在银河系的潜力,由于GMCs,旋臂和银河酒吧,以及高海拔集群是否可以形成在轨道上更接近银河系平面,后来被分散的恒星轨道。在一个现实的银河系潜力的测试粒子运动的模拟。探讨了GMCs内部结构的影响。在GMC碰撞中的集群的破坏被详细处理与N体模拟的集群。很好地再现了观测到的恒星速度色散随时间的变化。GMC结构被认为是显着的,但适当的模型产生相当大的散射效应。模拟的大质量旧疏散星团的分数,分散到轨道与|z|> 400 pc,通常是0:5%,与观测到的高海拔星团的数量和大质量疏散星团的形成率一致。薄银河系盘的加热很好地解释了引力散射GMC和旋臂,如果GMC质量和相应的气体中的空隙之间的局部相关性不是很强。我们的研究结果表明,高海拔富含金属的星系团是在接近银河系平面的轨道上形成的,后来分散到更高的轨道。虽然可能性不大,但在散射发生之前,太阳可能形成于这样一个星团中。
2016-05-23 astro-ph.GA
Dependence of Kinetic Plasma Turbulence on Plasma beta
我们研究了等离子体\b{eta}(等离子体压力与磁压力的比值)对动力学等离子体湍流演化的影响。我们发现,等离子体\b{eta}系统地影响光谱,测量的折射率,湍流波动的衰减率,并划分在不同的通道的能量交换更具体地说,增加等离子体\b{eta}导致更大的总加热,质子加热优先超过电子。实现磁鞘的温度比的影响进行了讨论。
2018-07-30 astro-ph.GA physics.plasm-ph physics.space-ph
The Turbulent Heating Rate in Strong MHD Turbulence with Nonzero Cross Helicity
在具有非零交叉螺旋度的强不可压MHD湍流中,叶栅功率的不同结果出现在文献中。在本文中,我们讨论了这些不同的结果是有效的条件。我们定义z+为平行于背景磁场传播的阿尔芬波的均方根振幅,z-为反平行于背景磁场传播的阿尔芬波的均方根振幅。非零交叉螺旋度意味着z+和z-不同,我们取z-小于z+。我们发现产生z-涨落的机制强烈地影响级联功率,因为它控制了外尺度上相反方向的波包之间相互作用的相干时间。特别是,对于z+和z-的固定值,在许多情况下,当z-波动由z+波动的反射产生时,级联功率比当z-波动由与z+波动仅弱相关的强迫产生时更大。波动。
2009-05-20 astro-ph.GA astro-ph.SR
AGN jet feedback on a moving mesh: cocoon inflation, gas flows and turbulence
在许多观测到的星系团中,由吸积过程发射到超大质量黑洞上的喷流膨胀成充满高能相对论性等离子体的大尺度空洞。这一过程被认为是调节冷却损失的原因,从而减缓了气体流入中央星系,抑制了进一步的恒星形成,并使星系保持在红色和死亡状态。在本文中,我们实现了一个新的射流反馈方案到移动网格代码arepo,比较不同的射流注入技术,并证明我们的实施的有效性,通过比较简单的分析模型。我们发现,射流可以显着影响的群内介质(ICM),抵消过冷通过一些加热机制,以及驱动湍流,虽然在喷叶。然而,射流驱动的湍流在很大程度上是无效的热源,即使射流瓣有效地填充冷却区域,也不太可能主导ICM加热预算,因为它最多只包含总注入能量的百分之几。相反,我们表明,ICM气体运动,产生的轨道子结构,而在加热ICM效率低下,驱动大规模的湍流,并结合射流反馈时,导致视线的速度和速度分散与瞳观测的英仙座星系团一致。
2017-11-01 astro-ph.GA astro-ph.HE
Non-extensive processes associated with heating of the Galactic disc
我们分析的机制统治银河系盘加热通过空间速度的动力学$U$,$V$和$W$,从日内瓦-哥本哈根目录中提取。为此,我们使用基于非广延统计力学的模型,在该模型中,我们推导出量化非高斯效应的概率分布函数。此外,我们发现,偏差$q-1$在一个给定的恒星年龄遵循非随机行为。因此,$q$指数的行为表明,垂直于银河平面的垂直分量$W$并不是随机“升温”的,这与以前将$W$的演化归因于随机性的工作是不一致的。最后,我们的研究结果带来了一个新的视角,这件事,并开辟了研究银河系的运动学组件,通过眼睛更强大的统计模型,考虑非高斯效应。
2020-09-07 astro-ph.GA astro-ph.SR
Galactic Magnetic Turbulence from Radio data
银河系同步辐射的涨落可以通过射电图的角功率谱在低多极子上追踪。在低于几GHz的频率下,大尺度的各向异性主要由磁场湍流引起。通过对五幅射电图的分析,我们提取了湍流谱指数和晕尺度的约束。结果有利于功率谱显着平坦比3D Kolmogorov样湍流,薄晕。这可以被解释为支持宇宙射线粒子在银河系中传播的非传统模型的一个迹象,或者被解释为观测到的磁湍流功率谱中的谱指数突变的一个建议。
2011-07-12 astro-ph.GA astro-ph.HE hep-ph
Cascading from the winds to the disk: the universality of supernovae-driven turbulence in different galactic interstellar media
University of California, Santa Cruz(加州大学圣克鲁兹分校);Canadian Institute for Theoretical Astrophysics, University of Toronto(加拿大理论天体物理研究所,多伦多大学);Princeton University(普林斯顿大学)
研究发现超新星驱动的湍流在不同银河环境中具有普遍的级联结构,且压缩湍流模式决定了银河盘的体积填充相结构。
2026-01-09 astro-ph.GA astro-ph.HE
Self-generated magnetic turbulence and the propagation of galactic cosmic rays
在银河系中传播的宇宙射线,当它们的运动是超阿尔文运动时,可能会激发流动不稳定性,从而产生它们自身扩散的条件。我们提出了一个自洽的解决方案的传输方程的扩散发生的结果,因为自生湍流与预先存在的湍流注入,例如,超新星爆炸和级联到较小的尺度。所有的化学物质都包括在我们的计算中,这样我们就能够显示出除了单个元素的光谱之外的次级与初级的比率。所有的预测似乎都与观测结果吻合得很好。
2013-07-18 astro-ph.GA astro-ph.HE
Identification of plasma modes in Galactic turbulence with synchrotron polarization
磁流体动力学(MHD)湍流是普遍存在的,是许多天体物理现象的基本组成部分。星际介质的多相性和驱动机制的多样性导致了湍流特性的空间变化,特别是等离子体特性。到目前为止,在太阳系之外还没有对等离子体模式的观测诊断。在这里,我们报告的识别不同的等离子体模式在不同的银河系环境中,包括活跃的恒星形成区和超新星遗迹,根据我们的同步加速器偏振分析。天鹅座茧中观测到的$γ-$射线过剩和磁声模式位置之间的高度一致性为长期倡导的磁声模式主导宇宙线(CR)散射和加速的理论提供了强有力的观测证据。我们的结果为星际湍流的研究开辟了一条新的途径,并证明了在包括CR传输和恒星形成在内的所有相关过程中,解释其等离子体性质的必要性。
2021-02-21 astro-ph.GA physics.plasm-ph
MHD Simulation in Galactic Center Region with Radiative Cooling and Heating
本研究利用含辐射冷却与加热的三维MHD模拟,揭示银心核球内磁场可放大并形成磁主导区,磁能与热能相当,对气体动力学和热性质起关键控制作用。
2024-04-04 astro-ph.GA astro-ph.HE
Dancing with the stars: Stirring up extraordinary turbulence in Galactic center clouds
在中央分子带(CMZ)的分子云被观察到具有明显更高的湍流线宽,并且与云的大小相比,比银河系的其他部分更陡峭。在同一个银河系区域,恒星密度也比银河系的其他区域高得多,并且恒星的垂直速度色散很大,这意味着即使是年轻的恒星也可能在它们的一生中穿过CMZ的整个垂直范围。在这里,我们调查是否CMZ分子云与交叉恒星的相互作用可以解释在银河系的这一部分观察到的湍流的非凡特性。我们计算了恒星穿越CMZ云的能量沉积率,这是由于(a)恒星风和(b)动力学摩擦,并将其与湍流衰减率进行了比较。在每种情况下,我们计算了湍流线宽与云大小的预测比例。我们发现,能量沉积的恒星风穿越大质量恒星可以解释的水平和缩放的CMZ云湍流与云的大小。我们还发现,该机制停止有效的银河系中心的距离相当于CMZ的程度。另一方面,我们发现,动力学摩擦交叉恒星并不构成一个显着的驱动程序的湍流CMZ云。
2022-05-13 astro-ph.GA astro-ph.SR
Amplification of Slow Magnetosonic Waves by Shear Flow: Heating and Friction Mechanisms of Accretion Disks
研究了不可压缩流体均匀剪切流中三维磁声波的传播。所有的磁流体力学变量的解析解给出了合流Heun函数。这个问题被减少到寻找一个有效的薛定谔方程的解决方案。详细分析了慢磁声波的放大效应。导出了放大系数的简单公式。速度切变主要影响慢磁声波的不可压缩极限。在长波长范围内,慢磁声波的放大作用非常强。结果表明,这些波的放大导致放大的湍流。在Kolmogorov湍流框架下导出了吸积盘中摩擦的Shakura-Sunyaev唯象。这些发现可能是解释类星体光度异常等离子体加热的关键。指出波放大是吸积盘中自持湍流的关键。
2009-05-27 astro-ph.GA astro-ph.SR
Limits on non-canonical heating and turbulence in the intergalactic medium from the low redshift Lyman-alpha forest
我们研究的列密度分布函数(CDDF)和多普勒参数分布的流体动力学模拟和宇宙起源光谱仪(COS)观测的莱曼α森林在红移$0\leq z\leq 0.2$。考虑到元银河系HI光电离率的两个不确定性因素,我们的流体动力学模拟与HI柱密度$10^{13.3}\rm\,cm^{-2}\leq N_{\rm HI}\leq 10^{14.5}\rm\,cm^{-2}$下观察到的CDDF的形状和幅度吻合得很好($1$ - $1.5σ$)。然而,模拟线的多普勒宽度相对于COS数据仍然太窄。我们认为,调用活动星系核反馈并不能解决这个矛盾。我们也不赞成增强的光加热率作为一个潜在的解决方案,因为这需要一个非物理硬UV背景光谱。如果转而求助于非规范热源,则对于通过$z=0.1$具有$N_{\rm HI}\simeq 10^{13.5}\rm\,cm^{-2}$的气体,需要在$z\lesssim 2.5$处注入额外的$u \lesssim 6.9\rm\,eV\,m_{\rm p}^{-1}$比热。或者,对于扩散IGM中的最冷气体,可能存在$v_{\rm turb}\lesssim 8.5\rm\,km\,s^{-1}(N_{\rm HI}/10^{13.5}\rm\,cm^{-2})^{0.21}$的未解析视线湍流速度分量。
2022-03-25 astro-ph.CO astro-ph.GA
The effect of ISM turbulence on the gravitational instability of galactic discs
我们研究星系盘的引力不稳定性,把恒星和冷星际气体作为两个不同的组成部分,并考虑到在星际介质(ISM)中的湍流现象,即在分子和原子气体中观察到的Larson型标度关系。除了推导此类系统的一般属性外,我们还分析了HI近邻星系巡天(THINGS)中的大量星系样本,并详细展示了星际湍流如何影响恒星形成螺旋中的盘不稳定性。我们发现,湍流有一个显着的影响上的内部和外部区域的光盘。特别是,它驱动内部的气体盘之间的过渡制度的两个不稳定的阶段,使外盘更倾向于恒星主导的不稳定性。
2012-07-07 astro-ph.CO astro-ph.GA physics.flu-dyn
Simulations of two-temperature jets in galaxy clusters: I. Effect of jet magnetization on dynamics and electron heating
本研究通过开展改变磁化参数的星系团亚相对论喷流双温度三维磁流体模拟,探究湍流与激波的电子加热模型对电质子热分布的影响,发现质子能量占优,热电子趋磁能均分,双温模型可解释低辐射效率射电腔但无法复现高辐射效率腔,暗示后者需大量对等离子体。
2023-10-03 astro-ph.GA astro-ph.HE
Damping of Alfvén waves in MHD turbulence and implications for cosmic ray streaming instability and galactic winds
MHD湍流的Alfvénic分量阻尼Alfvénic波。这种效应的后果对许多过程都很重要,从宇宙射线(CR)传播到星系和其他磁化系统中的发射流出和风。我们讨论了湍流对流动不稳定性的阻尼和对平面平行波的阻尼的差异。前者发生在与CR流所沿的局部磁场方向对准的参考系中。后者是在平均磁场的参考系中,并且传统上在等离子体研究中被考虑。我们还比较了流不稳定性的湍流阻尼与离子中性碰撞阻尼,这成为在一个足够低的电离分数占主导地位的阻尼效应。数值试验和天体物理的影响进行了讨论。
2022-01-13 astro-ph.GA astro-ph.HE physics.plasm-ph