Roughly ten per cent of OB stars are kicked out of their natal clusters before ending their life as supernovae. These so-called runaway stars can travel hundreds of parsecs into the low-density interstellar medium, where momentum and energy from stellar feedback is efficiently deposited. In this work we explore how this mechanism affects large scale properties of the galaxy, such as outflows. To do so we use a new model which treats OB stars and their associated feedback processes on a star-by-star basis. With this model we compare two hydrodynamical simulations of Milky Way-like galaxies, one where we include runaways, and one where we ignore them. Including runaway stars leads to twice as many supernovae explosions in regions with gas densities ranging from 1e-5 cm^-3 to 1e-3 cm^-3. This results in more efficient heating of the inter-arm regions, and drives strong galactic winds with mass loading factors boosted by up to one order of magnitude. These outflows produce a more massive and extended multi-phase circumgalactic medium, as well as a population of dense clouds in the halo. Conversely, since less energy and momentum is released in the dense star forming regions, the cold phase of the interstellar medium is less disturbed by feedback effects.
On the impact of runaway stars on dwarf galaxies with resolved interstellar medium
大约10%到20%的大质量恒星在爆炸成超新星之前可能会被踢出它们的出生星团。这些“逃逸恒星”可能在驱动星系外流和用金属丰富环星系介质方面发挥关键作用。为了研究这种效应,我们进行了高分辨率的矮星系模拟,包括速度踢到大质量的O/B星以上8 M $_{\odot}$。我们考虑两种情况,一种是采用幂律速度分布的踢速度,导致更多的明星与高速度踢,和一个更温和的情况下,麦克斯韦速度分布。我们明确地解决了多相星际介质(ISM),并包括非平衡冷却和化学通道。我们采用了一个解决反馈计划(\textsc{Griffin}),我们从IMF的个别大质量恒星的样本。我们跟踪这些恒星的寿命,并将它们的光电离辐射、紫外辐射场和光电加热率添加到周围的气体中。在它们的生命结束时,我们爆炸了大量的核心坍缩超新星(CCSN)。在失控大质量恒星的模拟中,我们添加了额外的(出生时)速度反冲,以模拟在我们的模拟中无法完全解决的两体和三体相互作用。我们发现,列入失控或步行明星的情况下有质量,金属,动量和能量外流以及各自的加载因子的影响。我们发现质量,金属和动量负载增加了2-3倍,而我们发现平均能量负载增加了5倍,在失控的情况下,和3倍的步行情况下。然而,我们发现,峰值增加了高达10倍,独立于所采用的速度踢模型。我们的结论是,包含逃逸星可能会有显着的影响,对矮星系的全球外流性质。
Detection of a high-redshift molecular outflow in a primeval hyperstarburst galaxy
我们报告了通过阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列(ALMA)探测到的高激发水跃迁(H $_2$ O $4_{2,3}-4_{1,4}$和H $_2$ O $3_{3,0}-3_{2,1}$)的吸收,在星爆星系SPT 0346 -52($z=5.656$)中发现了一个高红移的大质量分子外流。宿主星系是高红移(恒星形成率; SFR $\sim3,600$ M $_\odot$年$^{-1}$)最强大的星暴星系之一,有一个极其紧凑的($\sim320$ pc)恒星形成区和一个恒星形成率面密度($Σ_{SFR}\sim5,500$ M $_{\odot}~$年$^{-1}~$ kpc $^{-2}$)比“最大”(即爱丁顿有限)星暴高5倍,这意味着一个高度瞬变的阶段。估计的流出速率为$\sim500$ M $_{\odot}$ year $^{-1}$,远低于SFR,这意味着在这种极端的恒星暴中,流出能力饱和,流出不再能够调节恒星的形成,导致失控的过程,恒星的形成将在不到3000万年的时间内耗尽所有可用的气体。最后,虽然之前对这个来源的运动学研究揭示了正在进行的重大合并的可能证据,但超紧凑的星暴和高激发水吸收的巧合表明这是一个被圆盘包围的单一星暴星系。
A VLA search for compact radio sources in the explosive molecular outflows DR 21 and G5.89
Instituto de Radioastronomía y Astrofísica, Universidad Nacional Autónoma de México(墨西哥国立自治大学无线电天文学与天体物理研究所);Max-Planck-Institut für Radioastronomie(马克斯·普朗克射电天文研究所)
G5.89: An Explosive Outflow Powered by a Proto-Stellar Merger?
爆炸性外流是一个新发现的与高质量恒星形成区相关的分子外流家族。这种高能事件可能是由与(原)恒星合并或近距离双星形成有关的引力能释放提供动力。在这里,我们提出了敏感和高角分辨率的意见(0.85 $''$)档案CO(J=3-2)的观测进行的亚毫米阵列(SMA)的高质量恒星形成区G5.89 $-$ 0.39,揭示了可能存在的爆炸性外流。我们发现六个定义明确的和狭窄的直直的类抛物的喷射,大约指向位于该区域中心的膨胀分子和电离壳层的中心。这些高速($-$ 120到$+$ 100 km s $^{-1}$)细丝遵循哈勃式速度定律,径向速度随投影距离增加。估计的运动学年龄的灯丝是约1000年,一个类似的动态年龄的值为扩大电离壳。因此,G5.89是银河系中第三个被报道的爆炸性外流(与猎户座BN-KL和DR 21一起),并认为这是一种常见的现象。特别是,爆炸性的外流,与失控的恒星,表明在这样的群体中的动力学相互作用是一个非常重要的成分在恒星形成。
FROST-CLUSTERS -- III. Metallicity-dependent intermediate mass black hole formation by runaway collisions in dense star clusters
Max-Planck-Institut für Astrophysik(马克斯·普朗克天体物理学研究所);Institute of Astronomy, University of Cambridge(剑桥大学天文研究所);Kavli Institute for Cosmology, Cambridge (KICC), University of Cambridge(剑桥卡弗里宇宙学研究所);Zentrum für Astronomie der Universität Heidelberg, Astronomisches Rechen-Institut(海德堡大学天文中心,天文计算研究所);Max Planck Computing and Data Facility (MPCDF)(马克斯·普朗克计算与数据中心);European Southern Observatory(欧洲南方天文台);Department of Physics, University of Helsinki(赫尔辛基大学物理系)
Implication of a galaxy-scale negative feedback by one of the most powerful multi-phase outflows in a hyper-luminous infrared galaxy at the intermediate redshift
本文通过 Gemini 和 ALMA 观测发现中等红移超亮红外星系 J1126 中存在快速电离与高质量损失率分子外流并存的多相外流,揭示其由 AGN 热风或辐射压力驱动,能引发电离激波并增强气体解离,产生星系尺度负反馈,具长期调节宿主增长潜力。
Multi-phase AGN-driven outflow in the NLSy1 IRAS 17020+4544. Unveiling dual-feedback and an energy-conserving ionized outflow with MEGARA/GTC integral field spectroscopy
Universidad Complutense de Madrid(马德里康普顿斯大学);Instituto de Física de Partículas y del Cosmos (IPARCOS)(粒子与宇宙物理研究所(IPARCOS));Universidad Nacional Autónoma de México(墨西哥国立自治大学);Finnish Centre for Astronomy with ESO (FINCA)(芬兰欧洲南方天文台天文学中心(FINCA));University of Turku(图尔库大学);Universidad de Guanajuato(瓜纳华托大学);Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica(国家天文学、光学和电子学研究所);Universidad Nacional Autónoma de Nicaragua(尼加拉瓜国立自治大学);Centro de Investigación de Astrofísica y Ciencias Espaciales (CIACE)(天体物理学与空间科学研究中心(CIACE))
The physics of galactic winds driven by active galactic nuclei
活动星系核(AGN)在其宿主星系的星际介质中驱动快速风。一般认为,星系核中的高密度和强辐射场意味着冷却时间短,因此使外流动量守恒。我们发现,在AGN的高速,冲击风的冷却实际上是在很大范围的情况下,包括超亮红外星系(ULIRGs)的相关条件下,在节能外流效率低下。我们进一步表明,快速节能外流可以容忍大量的混合与冷却气体之前,辐射损失变得重要。对于初速度v_in>~ 10,000 km·s^-1的风,正如紫外线和X射线吸收所观察到的那样,激波形成了一种双温结构。虽然大部分的热压支持是由质子提供的,但冷却过程只直接作用于电子。这显著减慢了逆康普顿冷却,而自由冷却可以忽略不计。v_in约为1,000 km s^-1的低速风,例如可能由尘埃上的辐射压力驱动的低速风,也可以经历能量守恒阶段,但条件更为严格。在能量守恒阶段,激波后热气体的做功使外流的动量通量增加了~v_in/2v_s,其中v_s是后掠物质的速度。因此,由快速活动星系核风(v_in~0.1c)驱动的能量守恒外流可以解释最近在亮类星体和ULIRGs中测量到的星系尺度外流的动量通量Pdot>>L_AGN/c。冲击风泡在星系盘的法线方向上膨胀,也可以解释在某些系统中观察到的大规模双极结构,包括银河系中心周围,并且可以产生显著的无线电,X射线和伽马射线发射。[删节]