Generation of Internal Waves by Buoyant Bubbles in Galaxy Clusters and Heating of Intracluster Medium
星系团核心的相对论性等离子体中的浮力气泡可能在将能量从超大质量黑洞传递到星系团内介质（ICM）的过程中起着关键作用，这一过程被称为射电模式AGN反馈。能量守恒保证了气泡在跨越几个压力标度高度后将其大部分能量损失给ICM。然而，负责将能量转移到ICM的实际过程仍在争论中。一个有吸引力的可能性是激发内波，内波被困在星系团的核心，最终消散。在这里，我们表明，这些波在分层集群大气中的有效激发的充分条件是扁平的气泡在径向方向。在我们的数值模拟中，我们模型的气泡现象作为刚体conventantly在分层集群大气中上升。我们发现扁平气泡的终极速度足够小，以至于Froude数${\rm Fr}\lesssim 1$。分层效应对平衡浮力的总阻力起主要作用。特别是，在模拟中可以看到明显的内波迹象。这些波从上升的气泡水平向下传播，将其能量传播到ICM的大体积上。如果将我们的发现与英仙座星系团的条件进行对比，那么在星系团核心附近，预期的终极速度为$\sim100-200{\,\rm km\,s^{-1}}$，这与Hitomi卫星的直接测量结果基本一致。
2018-02-25 astro-ph.GA astro-ph.HE
Two-temperature Magnetohydrodynamic simulations for sub-relativistic AGN jets:Dependence on the fraction of the electron heating
我们提出了两个温度的磁流体动力学模拟的活动星系核的亚相对论喷流的传播的结果。电子和离子的温度分布的依赖性上的电子加热铁在冲击波前的分数进行了研究，为Fe=0，0.05，和0.2。数值结果表明，在亚相对论性、稀薄喷流中，穿过终端激波的喷流等离子体形成热的双温等离子体，其中离子温度高于电子温度。双温等离子体膨胀并形成被称为茧的回流，其中离子温度保持高于电子温度超过1亿年。茧中的电子通过库仑碰撞被离子持续加热，因此茧中的电子温度保持在Te > 10^9 K。由于电子数密度较低，蚕茧的X射线辐射很弱。与此同时，软X射线从围绕茧的受冲击的团内介质中发射出来。混合射流等离子体和冲击的intracluster介质通过开尔文-亥姆霍兹不稳定性在界面处增强周围的茧和冲击intracluster介质之间的接触不连续性的X射线发射。
2020-03-02 astro-ph.GA astro-ph.HE
Astro2020 Science White Paper: A Unification of the Micro and Macro Physics in the Intracluster Medium of Nearby Clusters
星系团是宇宙中质量最大的维里化结构。团内等离子体的微物理性质可以影响一个巨大范围内的动力学过程：从活动星系核的反馈到合并星系团的冲击加速。所有主要的宇宙学模拟都假定天体物理学上的等离子体是无粘性的。测量团内等离子体的微物理性质对于真正了解驱动宇宙演化的物理过程至关重要。通过将高空间分辨率X射线图像与（磁）流体动力学模拟进行比较，已经取得了巨大的进展。未来的X射线量能计任务有望直接测量输运系数和气体运动，为宇宙学模拟提供更现实的基准。
2019-04-14 astro-ph.HE
Radiative heating in the kinetic mode of AGN feedback
活动星系核的反馈现在被广泛认为在中心黑洞和它的宿主星系之间的共同进化中起着至关重要的作用。两个反馈模式，即辐射和动力学模式，已被确定，这分别对应于发光活动星系核和低光度活动星系核（LLAGN）。本文研究了动力学模式下的辐射加热。这一过程可能很重要，因为：1）在很宽的参数范围内，LLAGN的辐射功率高于喷流功率，2）LLAGN的光谱能量分布使得辐射加热比具有相同光度的活动星系核更有效，3）活动星系核生命周期中的大部分时间都在LLAGN阶段。本文利用LLAGN的宽带光谱能量分布特征，计算了决定康普顿散射辐射加热的“康普顿温度”（$T_{\rm c}$）。我们发现，$T_{\rm c}\sim (5-15)\times 10^7$ K，取决于光谱的个人LLAGN和在距离黑洞，我们评估加热。我们还比较了这种加热过程与其他辐射加热和冷却过程，如光电离/复合。我们的结果可用于活动星系核反馈研究中辐射加热的精确计算。
2017-06-12 astro-ph.HE
Self-Regulation of AGN in Galaxy Clusters
星系团的冷核被认为是由低能量的活动星系核（AGN）加热的，活动星系核的吸积受反馈调节。然而，活动星系核喷出的热气与周围的团内介质之间的相互作用是非常难以模拟的，因为它涉及到广泛的空间尺度和瑞利-泰勒（RT）不稳定的气体。本文对星系团中的活动星系核进行了一系列三维流体动力学模拟。我们的自适应网格模拟包括辐射冷却，AGN加热和RT驱动的湍流，这是至关重要的模拟这种演变的亚网格模型的处方。活动星系核的加热被认为与聚集在星系团中心区域的静止质量能量成正比。对于大范围的反馈效率，集群自我调节至少$10^9$几年。加热通过一系列爆发来平衡冷却，典型的复发时间约为8000万年，这一时间尺度仅取决于全球星系团的性质。在某些条件下，我们发现在金属丰度的集群内介质的中心下降。假设这里使用的亚网格模型捕捉到了它的所有关键特性，湍流在星系团核心的活动星系核的自我调节中起着至关重要的作用。
2009-05-29 astro-ph.HE
What fraction of the density fluctuations in the Perseus cluster core is due to gas sloshing rather than AGN feedback?
钱德拉对英仙座星系团核心的深层观测显示了过多的复杂结构。已经发现，当观测到的团内介质的密度波动被转换为对活动星系核诱导的湍流的约束时，所产生的湍流加热率足以平衡整个中心220kpc的局部冷却。然而，虽然活动星系核反馈的特征（膨胀的气泡）在X射线图像中占主导地位的中心60千秒差距，超过这个半径，团内介质越来越多地受到气体晃动的影响，这也会产生X射线表面亮度的微妙变化。我们使用模拟钱德拉观察气体晃动模拟调查所观察到的密度波动的英仙座星系团的核心部分可能源于晃动，而不是AGN诱导的反馈。在60kpc外，我们发现所观察到的密度波动水平与仅由晃动产生的密度波动水平大致一致。如果是这样的话，活动星系核产生的湍流很可能不足以对抗60千秒差距以外的冷却。
2018-08-30 astro-ph.HE
XRISM observations of the cooling flow cluster A2029 support heating by mixing
基于XRISM对冷却流星系团A2029的观测，本文指出测得的169 km/s速度弥散度支持ICM混合加热机制，强劲黑洞喷流引发的湍流能快速混合激波加热的喷流物质以抵消辐射冷却。
2025-01-29 astro-ph.HE
The Effects of Anisotropic Viscosity on Turbulence and Heat Transport in the Intracluster Medium
在星系团的团内介质（ICM）中，热量和动量几乎完全沿着（但不是穿过）磁场线传输。我们执行的第一个完全自洽的Braginskiii-MHD模拟的星系团，包括这两个影响。具体来说，我们进行局部和全球模拟的磁热不稳定性（MTI）和热通量驱动的浮力不稳定性（HBI）和评估粘度的影响，其饱和度和天体物理的影响。我们发现粘度对MTI的饱和度只有适度的影响。在以前的计算中，我们发现，MTI可以在星系团的外部产生近音速的湍流速度，虽然粘性有点抑制磁场放大。在冷核团簇的较小半径处，粘性可以降低HBI的线性增长率。然而，它对HBI的非线性饱和度的影响较小，部分原因是三维交换运动（磁通量管彼此滑过）不受各向异性粘性的阻尼。在冷核心集群的全球模拟中，我们表明，HBI强烈抑制径向热传导，从而沉淀冷却灾难。粘性的影响，然而，更重要的是更高的熵集群。我们认为粘性可以促进团核从冷核状态向非冷核状态的整体转变：另外的团内湍流源，如活动星系核反馈或星系尾流，通过热传导加热团核，抑制HBI;这使得ICM更粘稠，这减慢了HBI的生长，允许进一步传导加热簇芯并转变到非冷芯状态。
2012-01-03 astro-ph.CO astro-ph.HE
Jet-Intracluster Medium interaction in Hydra A. II The Effect of Jet Precession
我们提出了三维相对论流体动力学模拟的旋进射流与集群内介质的相互作用，并比较模拟的射流结构与观测到的结构的水螅A北喷。对于模拟，我们使用在本系列第一篇论文的参数空间研究中获得的射流参数，并探测不同的进动周期和进动角值。我们发现，对于一个进动周期P = 100万年和进动角= 20度的模型再现i）射流的曲率，ii）在大约正确的位置在20千秒差距内的正确数量的亮节，和iii）射流的湍流过渡到羽流。前进的弓形激波的马赫数为1.85，这表明活动星系核活动的早期阶段，星系团的大气加热是温和的。
2016-02-09 astro-ph.GA astro-ph.HE
Cluster Core Heating from Merging Subclusters
虽然来自中央活动星系核的反馈为星系团核心的过冷问题提供了一个有吸引力的解决方案，但另一个可能的加热源可能来自合并引发的星系团核心气体的“晃动”。我们提出了一套模拟的星系团合并的子集群，以确定的晃动机制提供的加热量，探索一个参数空间的质量比，碰撞参量，和粘度的集群内介质（ICM）。我们的研究结果表明，与无气体的子集群合并所造成的晃动冷却可以部分抵消晃动加热，但这种机制是不太有效的，如果ICM是粘性的。
2009-09-03 astro-ph.CO astro-ph.HE
Suppression of AGN-Driven Turbulence by Magnetic Fields in a Magnetohydrodynamic Model of the Intracluster Medium
我们研究活动星系核反馈在星系团湍流加热中的作用。具体来说，我们分析了产生的g模式的湍流的超音速膨胀和浮力上升的活动星系核驱动的气泡。先前忽略磁场的研究表明，这一过程效率低下，只有不到1%的注入能量最终形成湍流。这种低效率主要是由于气泡在它们能够激发足够强的g模式之前被流体动力学不稳定性撕碎的事实。使用ICM和3D理想MHD模拟的平面平行模型，我们研究了大规模磁场的作用，该磁场能够覆盖在这些上升的气泡周围，使它们免受流体动力学不稳定性的影响。我们发现，虽然磁披覆似乎能够更好地保存活动星系核驱动的气泡，g模式的驱动和由此产生的湍流仍然是低效的。磁张力防止g模式过渡到非线性区域，抑制我们的模型ICM中的湍流。我们的工作突出的方式，理想的MHD是一个不充分的描述集群反馈过程中，我们讨论了未来的工作，如列入各向异性粘度作为一种手段，模拟高$β$等离子体动力学效应。这些结果表明，其他机制的加热ICM等离子体，如声波或宇宙射线可能是负责观察到的反馈在星系团的假设。
2018-03-07 astro-ph.GA astro-ph.HE
Simulating AGN feedback in galaxy clusters with pre-existing turbulence
Institute of Astronomy, National Tsing Hua University（国立清华大学天文研究所）；National Center for Theoretical Sciences（国家理论科学中心）
研究英仙座星系团中AGN反馈与已有湍流的关系，通过三维流体动力学模拟发现，虽速度场由已有湍流主导，但AGN加热仍显著，且湍流加热率小于辐射冷却率，为XRISM观测提供见解，表明湍流加热无法抵消CC星系团辐射冷却。
2026-07-14 astro-ph.HE
Features of collisionless turbulence in the intracluster medium from simulated Faraday rotation maps II: the effects of instabilities feedback
对星系团团内介质（ICM）的法拉第旋转测量（RM）图进行统计分析，为评价ICM内磁场的某些空间特征提供了一个独特的工具。它与磁流体动力学（MHD）湍流的数值模拟相结合，可以诊断ICM湍流。由于ICM等离子体是弱碰撞的，粒子的热速度分布由于大尺度运动和带电粒子的磁矩守恒而自然地呈现各向异性。以前的一项研究（论文I）分析了大尺度热各向异性对湍流模拟合成的RM地图统计数据的影响;这些模拟采用了无碰撞MHD模型，该模型考虑了具有均匀各向异性的张量压力。在目前的工作中，我们扩展到一个无碰撞的MHD模型的分析，其中的热各向异性的发展，根据守恒的热粒子的磁矩。我们还考虑了微尺度镜和消防水龙带不稳定性引起的各向异性弛豫效应。我们表明，如果弛豫速率足够快，以保持各向异性限制的阈值的不稳定性，RM映射的色散和功率谱是不可区分的从碰撞MHD。否则，有一个减少的分散和陡峭的RM地图的功率谱（碰撞的情况下相比）。考虑到第一种情况，在ICM中使用碰撞MHD模拟来模拟RM统计变得更合理。
2016-11-27 astro-ph.HE physics.flu-dyn physics.plasm-ph
The Impact of Radio AGN Bubble Composition on the Dynamics and Thermal Balance of the Intracluster Medium
活动星系核（AGN）的馈送和反馈是理解星系团核心内团内介质（ICM）动力学和热力学的关键。虽然活动星系核喷流膨胀的射电泡可能受到宇宙射线（CR）的动力支持，但CR主导的喷流的影响还没有得到很好的理解。在这项工作中，我们进行三维模拟的CR-射流反馈在一个孤立的集群大气中，我们发现CR射流影响的多相气体不同的射流为主的动能。特别地，CR气泡可以更有效地提升团簇气体并引起热ICM的向外膨胀。由于膨胀产生的绝热冷却和CR气泡直接混合产生的加热效率较低，ICM更容易发生局部热不稳定性，这将增强活动星系核上的混沌冷吸积。在气泡形成过程中形成的冷气量及其后期演化敏感地取决于是否包括CR输运过程。我们还发现，低级别，亚音速驱动的湍流AGN喷气机举行的动能和CR喷气机，然而，运动学是一致的瞳测量。最后，我们仔细讨论了每个气泡模型的关键可观察到的签名，专注于伽马射线发射（和费米相关的比较），以及热Sunyaev-Zel'dovich约束。
2018-11-26 astro-ph.GA astro-ph.HE
Inefficient Driving of Bulk Turbulence by Active Galactic Nuclei in a Hydrodynamic Model of the Intracluster Medium
中央喷射的活动星系核（AGN）似乎加热了冷却核心星系团和星系群中的团内介质（ICM）的核心区域，从而防止了冷却灾难。然而，引导动能流在整个ICM核心中被热化的物理机制仍然不清楚。我们研究了一个广泛讨论的机制，AGN诱导亚音速湍流的周围介质，其中的耗散提供ICM热源。通过受控的无粘三维流体动力学模拟，我们验证了爆炸性活动星系核事件可以发射重力波（g模式）到周围的ICM，这反过来又衰减到体积填充湍流。然而，在我们的模型中，这一过程被发现是低效的，只有不到1%的活动星系核活动注入的能量实际上最终进入了周围ICM的湍流。这个效率是一个数量级或更小的解释活动星系核反馈的观测星系团和集团的中心冷却时间短。其中g模式被强烈捕获/限制的大气具有甚至更低的效率，因为在这些模型中，湍流的激发依赖于g模式从簇的中心逃逸到体ICM中的能力。我们的研究结果表明，如果活动星系核引起的湍流确实是活动星系核加热ICM核心的机制，那么它的驱动可能依赖于我们理想的流体动力学模型中所捕获的物理学。
2015-11-10 astro-ph.HE
$r$-process Heating Feedback on Disk Outflows from Neutron Star Mergers
National Tsing Hua University（國立清華大學）；Academia Sinica（中央研究院）；National Center for Theoretical Sciences（國家理論科學中心）；University of Alberta（阿爾伯塔大學）
本文研究了r过程加热对中子星并合盘风反馈的影响，通过流体动力学模拟发现加热可提高喷射物质量并影响喷射物速度与束缚状态。
2026-02-20 astro-ph.HE nucl-th
The effect of the quasar H1821+643 on the surrounding intracluster medium: revealing the underlying cooling flow
我们提出了一个详细的研究的热力学性质的唯一的低红移星系团，包含一个高亮度的类星体，H1821+643的团内介质。这个星团是一个质量很大、很冷的核心星团。我们发现，类星体周围的ICM熵显着低于其他类似的大规模强冷核心集群内的中央80 kpc，和熵位于显着低于外推的基线熵分布从分层结构的形成。通过比较标度温度分布与其他类似总质量的强冷核心星系团的温度分布，我们看到熵不足是由于中心温度显着降低。这表明H1821+643核心的类星体对周围的团内介质产生了显著的冷却效应，我们发现，如果类星体过去更亮，那么类星体辐射的康普顿冷却可能导致了类星体周围ICM的低熵和低温度水平。奇怪的是，陡峭的中心温度和熵下降的梯度与恒定压力冷却流的预期轮廓合理一致。有可能这个系统已经被锁定在康普顿冷却的反馈循环中，这阻止了黑洞释放的能量加热气体，足以关闭它，导致形成一个巨大的（~3x10^10太阳质量）超大质量黑洞。
2014-05-29 astro-ph.GA astro-ph.HE
Plasma 2020 - Intracluster Medium Plasmas
星系团是宇宙等级结构形成的最大、最有质量的束缚天体。重子占质量的10%多一点，大约90%的重子物质分布在整个星系团中，是热的（$T>1$ keV）、高$β$、非常弱的碰撞等离子体，即所谓的“星系团内介质”（ICM）。星系团合并、近距离引力相遇和吸积，以及来自星系的强烈反馈和来自活动星系核的相对论喷流，驱动了ICM内的风、重力波、湍流和冲击。这些动力学反过来又会产生星系团规模的磁场，加速和调节高能带电粒子的传输。动力学尺度的集体等离子体过程定义了这些ICM现象的基本特征和基本特征，这些现象主要由X射线和射电天文学家观察到。
2019-03-20 astro-ph.CO astro-ph.HE physics.plasm-ph
AGN jet feedback on a moving mesh: gentle cluster heating by weak shocks and lobe disruption
虽然在星系团和星系群中有活动星系核驱动的喷流的压倒性观测证据，但喷流能量是否以及如何传递到周围介质仍然没有答案。在这里，我们执行非常高的分辨率活动星系核喷流模拟内的一个活的，宇宙演化的集群与移动网格代码AREPO。我们发现，模拟的X射线和射电瓣的属性是在良好的协议与不同的权力喷流从FR-I过渡到FR-II样形态的观察。在波瓣膨胀阶段，内部激波和弓形激波的加热对波瓣能量学有贡献，反馈能量的$\sim 40$ %进入膨胀波瓣所做的$PdV$功。低功率喷流更可能在波瓣膨胀期间简单地置换气体，但高功率喷流在驱动激波和加热团内介质（ICM）方面变得更有效，尽管激波很少超过$\mathcal{M}\sim 2-3$。一旦叶膨胀阶段停止，集群天气显着影响叶的演变。较低功率的喷流叶更容易被破坏并与ICM混合，沉积高达注入能量的$\sim 70$ %，然而，最终相当于反馈能量的$\gtrsim 50$ %的能量最终作为系统的势能。尽管在喷流关闭后ICM平均熵增加到$80$ ~Myr，活动星系核的加热是温和的，并没有引起与观测一致的星系团径向轮廓的大的变化。
2021-06-14 astro-ph.GA astro-ph.HE
Comment on "A snapshot of the oldest AGN feedback phases"
我们对最近的一个基于新的LOFAR射电观测的说法提出了异议，即混合不会加热星系群Nest200047的群内介质。我们认为，相反，即主要的加热过程是混合，通过显示，在这个星系群中的灯丝的无线电形态是定性地再现了过去的三维流体动力学模拟，也表明，主要的加热过程是通过混合的热气体从喷气膨胀的气泡与intracluster（或intracgroup）介质。
2021-10-20 astro-ph.GA astro-ph.HE
Cooling+Heating Flows in Galaxy clusters: Turbulent heating, spectral modelling, and cooling efficiency
X射线发射气体的冷却速率与观测值之间的差异导致了星系团核心的{ \it冷却流问题}。已经提出了各种模型来模拟所观察到的X射线光谱，并解决冷却流问题，这涉及到通过不同的机制加热冷气体。因此，真实的星系团X射线光谱模型需要同时考虑加热{ \it}和冷却机制。在本文中，我们认为，加热的时间尺度设置的磁流体动力学（MHD）湍流粘性加热的团内等离子体，参数化的Shakura-Sunyaev粘度参数，$α$。使用冷却+加热流模型，我们表明，$α\simeq 0.05$值（与10\%的散射）提供了改进的适合冷却流的X射线光谱，而在同一时间，预测合理的冷却效率，$ε_{cool} = 0.33^{+0.63}_{-0.15}$。我们的$α$的X射线光谱的基础上推断的值也符合直接测量的湍流压力的模拟和观测的星系团。这个简单的图片统一了天体物理吸积，作为一个平衡的磁流体湍流加热和冷却，在超过16个数量级的规模，从中子星到星系团。
2019-08-04 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Calibrating AGN Feedback in Clusters
无论是由活动星系核喷流、冲击还是合并引起的，星系团核心加热的最明确证据来自X射线光谱学。不幸的是，这种光谱基本上仅限于研究整个星系团的发射光谱。然而，由于相同的底层发射测量分布产生所观察到的CCD和RGS光谱，X射线成像仍然可以提供关于加热过程的空间信息。使用钱德拉档案数据的样本9集群，我们演示了如何成像数据可以用来约束偏离一个典型的，等压冷却流模型作为一个函数的位置在一个给定的集群。这一分析的结果也显示了英仙座星系团的深层档案曝光。这种加热图可以提供对簇的核心中加热的位置和幅度的约束。当与低频无线电观测的探测和光谱指数图相结合时，这些图可用于区分这些物体的不同加热模型。
2009-10-27 astro-ph.CO astro-ph.HE
Why and when is internally-driven AGN feedback energetically favoured?
活动星系核外流是星系中气体向热力学平衡演化时释放的热量。事实上，虽然活动星系核反馈调节着大质量星系的生长，但它的起源可以被理解为自发的热力学过程，该过程确保系统的吉布斯自由能总是减少，使星系能够达到一个能量更有利的状态。特别是，它表明，反馈加热过程将有利于当一个星系的热大气将有效地获得能量作为冷却的结果。例如，当星系炽热的大气层冷却收缩时，引力所做的功将被热化，一部分气体也被恒星和星系中心的超大质量黑洞捕获。如果这种能量的增加超过了当冷却气体从大气中掉出时发生的能量损失，则系统的吉布斯自由能将整体增加。由于这在能量上是不利的，因此启动反馈加热，其作用是降低大气的净冷却速率，从而防止任何能量的积聚。吉布斯自由能也可以在没有反馈加热的情况下减少，但只有当由于质量从大气中脱落而导致的能量损失超过上述能量增益时。因此，为了确保吉布斯自由能总是减小，星系必然会在这两种状态之间翻转，经历加热和冷却的过程。由于加热和冷却之间的长期密切平衡，星系中的气体将准静态地向热力学平衡演化，这具有星系生长受AGN反馈调节的可观察外观。同样的机制也解释了为什么强活动星系核反馈在冷核星系团中比在非冷核星系团中更频繁地发生。
2012-04-03 astro-ph.CO astro-ph.HE
Turbulent Heating in Galaxy Clusters Brightest in X-rays
炽热的X射线发射的团内介质（ICM）是星系团的主要重子成分。在许多星系团的核心，ICM的辐射能量损失发生在比系统年龄短得多的时间尺度上。如果不加以控制，这种冷却将导致大量冷气体的积累和活跃的恒星形成，这与观测结果相矛盾。人们已经提出了各种能够补偿这些冷却损失的能源，最有希望的是通过相对论等离子体气泡的膨胀，由中央星系中的超大质量黑洞加热。不管最初的能量来源是什么，这种能量如何转移到ICM的问题仍然没有解决。在这里，我们提出了一个合理的解决方案，这个问题的基础上深钱德拉X射线天文台的数据和一个新的数据分析方法，使我们能够直接评估ICM加热率由于湍流耗散。我们发现湍流加热足以抵消辐射冷却，并且确实似乎在每个半径处局部平衡了它-因此，它可能是解决星系团核心以及更普遍的X射线大气中气体冷却问题的关键因素富系统。
2014-10-23 astro-ph.GA astro-ph.HE
Evolution and feedback of AGN Jets of different Cosmic-ray Composition
来自活动星系核的喷流反馈是抑制冷核星系团冷却流的最有希望的机制之一。然而，活动星系核喷流和气泡的组成仍然不确定;它们可能是热主导的，或者是由宇宙射线质子（CRp）、宇宙射线电子（CRe）或磁能主导的。在这项工作中，我们调查的CRp和CRe占主导地位的喷流的演化和反馈效应进行三维磁流体动力学模拟AGN喷流膨胀气泡在团内介质中使用FLASH代码。我们提出了它们的能量，动力学和加热的演变，并模拟其预期的腔功率与射电光度关系（$P_{\rm cav}-L_R$）。我们发现，气泡膨胀的CRe为主的射流遵循非常相似的动力学演化CRp为主的气泡，即使CRe内的气泡遭受显着更强的同步加速器和逆康普顿冷却。这是因为，当CRe失去能量时，喷射膨胀的气泡迅速在$\sim 30$ Myr中变成热主导。它们的总能量随着CR能量的增加而停止下降，并且与CRp主导的气泡类似地演化。CRe和CRp占主导地位的气泡加热团内介质的能力也是相当的;通过局部热不稳定性形成的冷气在这两种情况下都得到了很好的抑制。在$P_{\rm cav}-L_R$平面上，CRp和CRe气泡遵循不同的演化轨迹，但其值与FRI源的观测范围大致一致。我们还讨论了观测技术，有可能约束AGN喷流和气泡的组成。
2023-01-15 astro-ph.GA astro-ph.HE
The impact of relativistic AGN jets on realistic galaxy cluster environments
Universitat de València（瓦伦西亚大学）
本研究通过三维相对论性流体动力学模拟，发现FRI型低功率喷流在真实星系团环境中通过弱激波高效加热星系团内介质，约80%动能转化为内能，为解决冷却流问题提供了可行方案。
2026-10-02 astro-ph.GA astro-ph.HE
Stability Analysis for Cosmic-Ray Heating of Cool Cores in Galaxy Clusters
研究了由中央活动星系核加速的宇宙线对星系团冷核的加热。我们特别关注加热的稳定性。CRs与Alfvén波一起在团内介质（ICM）中流动并加热ICM。首先，假设加热和辐射冷却是平衡的，我们通过求解边值问题来寻找团簇ICM和CR轮廓的稳态解。边界条件的设置，使解决方案是一致的观察集群。如果磁场足够强，并且磁场与ICM之间的关联相对较弱，则可以找到稳态解。然后，我们通过拉格朗日摄动分析的解的稳定性，并发现该解决方案是全局稳定的。我们通过数值模拟证实了这一结果。使用的稳态解作为初始条件，我们遵循的演变为100 Gyr的配置文件。我们发现，配置文件不演变的时间尺度远大于集群的寿命。这些结果，以及与无线电小晕观测的一致性，表明CR加热是一个有前途的机制，以解决所谓的“冷却流问题”。
2013-03-28 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Efficient Production of Sound Waves by AGN Jets in the Intracluster Medium
研究了活动星系核喷流与星系团团内介质的相互作用。具体来说，我们研究的效率与射流可以驱动声波进入ICM。以前的工作集中在这个问题的模型射流ICM相互作用作为一个球对称爆炸，发现<~ 12.5%的爆炸能量转化为声波，即使是瞬时能量注入。本文提出了一种在流体动力学模拟中测量声波能量的方法，并在模型ICM中测量了超音速射流驱动声波的效率。我们的轴对称基准模拟将>~ 25%的射流能量转化为可以传播到很远距离的强长波长声波。由喷流-ICM相互作用驱动的剧烈不稳定性产生小尺度声波，其相长干涉，形成强大的大尺度波。通过扫描张角、速度和密度的参数空间，我们研究了我们的结果如何取决于喷流性质。高速、广角射流最有效地产生声波，然而声学效率从未超过射流能量的1/3--这表明均分可能限制非线性能量转换过程。我们的工作认为，声波可能包括一个显着的一部分，在集群活动星系核反馈的能量预算，并强调适当处理压缩波耗散的重要性，在弱碰撞，磁化ICM。
2019-12-04 astro-ph.GA astro-ph.HE
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
Three-dimensional thermodynamic structures of the intracluster medium across edges in the X-ray surface brightness of massive, bright, dynamically-active galaxy clusters
本研究利用钱德拉X射线天文台，通过扩展的正向建模方法分析4个动力学活跃星系团的X射线数据，明确了不同星系团边缘的冷锋/激波锋性质及相关热力学特征，验证了激波加热瞬时平衡模型假说。
2024-07-13 astro-ph.CO astro-ph.HE
Active galactic nucleus feedback in clusters of galaxies
钱德拉X射线天文台在过去十年中的观测，使人们对星系团中心的冷却气体和活动星系核（AGN）加热的作用有了更多的了解。在星系团中心的热的团内介质的冷却可以为在主导星系团星系核中发现的超大质量黑洞提供能量，导致AGN爆发，这可以重新加热气体，抑制冷却和大量的恒星形成。活动星系核的加热可以以冲击波的形式出现，由射电瓣膨胀的剧烈上升的气泡，以及声波的消散。
2010-04-05 astro-ph.CO astro-ph.HE
AGN feedback and iron enrichment in the powerful radio galaxy, 4C+55.16
我们提出了一个详细的X射线分析4C+55.16，一个不寻常的和有趣的射电星系，位于一个冷的核心星系团的中心。4C+55.16是X射线明亮（L（星团）~10^45 erg/s），射电强大，并显示出与周围星团内介质相互作用的明显迹象。通过结合深钱德拉（100 k s）和1.4 GHz VLA观测，我们发现了活动星系核中心多次爆发的证据，提供了足够的能量来抵消ICM的冷却（P_bubbles= 6.7 × 10^44 erg/s）。此外，4C+55.16有一个不寻常的集群内铁分布，显示出丰富的Fe-L发射，沿着X射线腔之一运行的羽毛状功能。与羽流有关的过量铁约为10^7 M_sol。金属丰度与太阳相似，表明SNIa和SNII都有助于富集。羽流和南部的空洞形成了一个冷的富含金属的气体区域，在这个区域的边缘，温度（从kT~2.5 keV到kT~5.0 keV）、金属丰度（从~0.4太阳能到0.8太阳能）和表面亮度分布有明显的不连续性，这与冷锋造成的不连续性一致。然而，我们也认为，这种不连续性可能是由冷的富含金属的气体被提升从中央AGN沿其X射线腔之一。
2011-04-28 astro-ph.CO astro-ph.HE
Identifying heating processes in simulations with an entropy-based scheme: A single jet episode in a galaxy cluster
Leibniz Institute for Astrophysics（莱布尼茨天体物理研究所）；Niels Bohr Institute, University of Copenhagen（哥本哈根大学尼尔斯玻尔研究所）
本文通过跟踪磁流体动力学模拟中的被动熵标量，研究AGN喷流如何向星团内介质注入热量，并验证了该方法在不同加热机制中的有效性。
2026-10-15 astro-ph.GA astro-ph.HE
Jittering jets in cooling flow clusters
我提出了一个场景，在星系和星系团的冷却流中，喷射驱动的抖动喷射。通过将冷气体从集群射流中心抬升，它们膨胀的气泡导致后来的射流方向发生实质性变化。一些上升的冷团块回落到活动星系核，这被称为冷反馈机制，但其平均角动量在很大程度上倾向于原始喷流的角动量。建议的抖动射流的情况下，允许在冷却时间内的群内介质（ICM），加热的混合热射流膨胀气泡气体与ICM在所有方向上操作。所提出的方案进一步支持ICM的混合加热机制。ICM的反馈加热机制主要是能量循环。冷反馈机制引入了质量作为反馈循环的另一个成分，因为未来活动循环的质量增长取决于当前活动循环的扰动形成。我在这里提出的抖动喷流方案，使角动量成为反馈循环的另一个成分。
2018-03-27 astro-ph.GA astro-ph.HE
Ultra-massive black hole feedback in compact galaxies
最近的观测证实了致密星系核中存在超大质量黑洞（UMBH），其物理性质与NGC 1277相似。这些天体的性质给“黑洞-宿主星系共同进化”的设想提出了一个新的难题。我们讨论了UMBH和星系紧凑性之间的潜在联系，可能通过极端活动星系核（AGN）的反馈在早期（$z > 2$）连接。在我们的图片中，活动星系核的反馈是由尘埃上的辐射压力驱动的。我们认为，早期的UMBH反馈吹走了所有超过$\sim$ kpc左右的气体，同时触发了内半径的恒星形成，最终留下了一个紧凑的星系残骸。这种极端的UMBH反馈也可以在更大的尺度上影响周围的环境，例如流出的恒星可能在致密星系周围形成弥散的恒星晕，甚至逃逸到星系际或星系团内的介质中。另一方面，质量较小的黑洞将驱动不太强大的反馈，这样在AGN反馈驱动的外流中形成的恒星仍然与宿主星系绑定，并有助于其在宇宙时间内的大小增长。
2017-09-05 astro-ph.GA astro-ph.HE
The formation of dusty cold gas filaments from galaxy cluster simulations
星系团是宇宙中质量最大的坍缩结构，其势阱中充满了炽热的、能发射X射线的团内介质。然而，观测显示，相当数量的星团（所谓的冷核星团）在其中心也包含大量的冷气，其中一些是以空间延伸的细丝的形式，跨越数十千秒差距的尺度。这些发现提出了关于冷气体起源的问题，以及它与中央活动星系核（AGN）的关系，AGN的反馈已被确定为此类星系团中普遍存在的特征。在这里，我们报告了一个星系团中活动星系核反馈的辐射流体动力学模拟，其中冷丝的形式从温暖的，活动星系核驱动的流出与温度之间的$10^4$和$10^7$ K，因为他们在集群核心上升。我们的分析揭示了一种新的机制，通过辐射冷却和冲压压力的结合，自然促进流出的冷却时间比上升时间短，从而产生空间延伸的冷气体细丝。我们的结果强烈地表明，在星系团中冷气体的形成和活动星系核的反馈是密不可分的，并揭示了活动星系核的反馈如何耦合到团内介质。
2021-07-23 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Cosmic ray feedback in galaxies and galaxy clusters -- A pedagogical introduction and a topical review of the acceleration, transport, observables, and dynamical impact of cosmic rays
本文综述宇宙线反馈领域最新进展，介绍宇宙线等离子体物理相关基础内容，指出宇宙线在星系与星系团演化中作用关键，该领域未来将成研究重点且对多波段多信使观测解释意义深远。
2023-10-07 astro-ph.GA astro-ph.HE physics.plasm-ph
Non-Thermal Pressure due to Gas Motions in the Intracluster Medium: Confronting XRISM/Resolve with TNG-Cluster Simulations
Nara Women’s University（奈良女子大学）；Argelander-Institut für Astronomie (AIfA), Universität Bonn（波恩大学阿尔兰德天体物理研究所）；Yale University（耶鲁大学）
本研究对比XRISM观测与TNG-Cluster模拟，发现方位角变化和投影效应可部分解释非热压力占比不足，但Abell 2029的极低值仍需罕见动力学条件或缺失物理过程说明。
2026-09-09 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
