The Herschel Dwarf Galaxy Survey: II. Physical conditions, origin of [CII] emission, and porosity of the multiphase low-metallicity ISM
灵敏的红外望远镜斯皮策和赫歇尔已经被用来瞄准低金属量的恒星形成星系，使我们能够以前所未有的细节调查它们的星际介质（ISM）的性质。用物理术语解释观测结果依赖于对这些性质的仔细建模。我们采用了多相的方法来模拟ISM阶段（HII区和光解区）与光谱合成代码多云。我们的目标是描述物理条件（气体密度，辐射场等）。在赫歇尔矮星系巡天的星系ISM中。我们对这些物理条件与金属丰度或恒星形成率之间的相关性特别感兴趣。我们已经解决的其他关键问题是不同的ISM阶段的贡献的总线发射，特别是[CII] 157微米线，和ISM的孔隙率的表征。我们发现，我们的样本中的低金属量的星系往往有较高的电离参数和星系具有较高的比恒星形成率有较高的气体密度。[CII]发射主要来自PDR，来自电离气相的贡献很小，通常小于所观察到的发射的30%。我们还发现相关性-虽然与散射-金属丰度和PDR覆盖因子和[CII]的电离气体的分数之间。总的来说，低金属丰度似乎是这些星系ISM结构和条件的大部分变化的驱动力，而不是高的特定恒星形成率。这些结果以定量的方式证明了在低金属丰度下ISM孔隙度的增加。这种多孔性可能是年轻宇宙中星系的典型特征。
2019-04-17 astro-ph.GA
AGN feedback in merging galaxies with a SMUGGLE multiphase ISM
本研究利用含SMUGGLE多相ISM模型的高分辨率流体模拟，探究不同类型并合星系中AGN反馈与并合动力学、黑洞活动、恒星形成的相互作用，所得结果对LISA事件率及高红移类星体增长研究有参考价值。
2025-11-17 astro-ph.GA
Ram pressure stripping of the multiphase ISM in the Virgo cluster spiral galaxy NGC 4438
研究了扰动室女星系团旋涡星系NGC 4438中多相ISM的冲压压力剥离。这个星系在大约1亿年前经历了潮汐相互作用，现在受到冲压压力剥离的强烈影响。本文介绍了6厘米和20厘米深VLA射电连续谱观测。我们检测到突出的面外发射到银河系中心的西部，它延伸的两倍远的面外物质的其他示踪剂。面外辐射的光谱指数并不随着与星系距离的增加而变陡。这意味着相对论电子的原位再加速。与多波长观测结果的比较表明，磁场与由H α辐射追踪的暖电离星际介质有着密切的联系。北部面外Halpha发射，这是由于恒星形成的运动学，遵循面外CO发射。在西部和南部的面外区域，Halpha测得的速度大于CO线。我们认为，该区域的电离气体是由冲压压力激发的。空间和速度偏移是一致的情况下，扩散电离气体更有效地推动冲压压力剥离比中性气体。我们建议，最近发现的放射性不足的地区相比，24妈妈发射是由于这种差异剥离效率。
2009-01-19 astro-ph.GA
AGN feedback in isolated galaxies with a SMUGGLE multiphase ISM
本文利用 SMUGGLE 模型和高分辨率模拟研究孤立星系中 AGN 反馈的影响，发现其效果取决于 AGN 与恒星反馈的相对强度及气体盘几何结构，并揭示了外流以热弥散气体为主的特征。
2024-02-23 astro-ph.GA
Intermittency in the Multiphase ISM --- II. Non-Gaussian Dust Polarization and Foreground Variance
California Institute of Technology（加州理工学院）
该研究通过三种不同驱动的热多相ISM模拟，发现E、B模均具间歇性，压缩驱动在冷相产生最强投影间歇性，非高斯结构使高斯场低估区域离散达2.6倍，为CMB偏振前景建模提供依据。
2026-10-14 astro-ph.GA
Galactic Dust Polarization in Turbulent Multiphase ISM: On the Origin of the $EE/BB$ Asymmetry
Institute for Advanced Study（高等研究院）；California Institute of Technology（加州理工学院）；Korea Astronomy and Space Science Institute（韩国天文学与宇宙学研究所）；Korea University of Science and Technology（韩国科学技术院）；Leiden Observatory, Leiden University（莱顿大学莱顿天文台）
研究银河尘埃极化受多相星际介质中湍流与磁场相互作用影响，通过三维磁流体动力学模拟及合成尘埃极化图量化各相特性，发现不同相有不同动力学差异及对极化功率谱的影响，指出不稳定中性介质尘埃或为重要极化前景贡献者。
2026-07-07 astro-ph.GA
Modelling Dust Evolution in Galaxies with a Multiphase, Inhomogeneous ISM
我们开发了一个多相，非均匀ISM中的尘埃演化模型，包括尘埃的生长和破坏过程。颗粒演化的物理条件取自类银河系旋涡星系中巨分子云的流体动力学模拟。我们改进了ISM中的尘埃增长的处理方法，以研究温度依赖的粘附系数和离子-颗粒相互作用的作用。本文根据在本星系中测量的气相Si丰度[Si/H]_{gas}的详细观测数据，导出了平均[Si/H]_{gas}与本星系气体密度n（H）之间的关系，并以此作为模型的临界约束。该关系式要求粘附系数随气体温度而减小。由尘埃空间分布建立的综合关系式再现了冷云中观测关系式的-0.5斜率。这个斜率比暖介质的斜率更陡，这可以用尘埃的增长来解释。我们发现，它发生在所有采用的最小晶粒尺寸a_{min}的值从1到5 nm。对于经典的截止值a_{min} =5 nm，离子-颗粒相互作用导致了比观测值更长的生长时间尺度和更高的[Si/H]_{gas}。对于小于3 nm的a_{min}，离子-颗粒相互作用提高了生长速率，使[Si/H]_{gas}-n（H）关系的斜率变陡，与观测结果有较好的吻合。ISM中尘埃再形成的速率远远超过了简单演化模型所预期的恒星源产生尘埃的速率。在物质进出尘埃的循环达到稳定状态后，尘埃的增长平衡了在类似的3.5亿年时间尺度上运行的破坏。
2016-08-16 astro-ph.GA
Intermittency in the Multiphase ISM --- I. Extreme Density, Velocity, and Magnetic Fluctuations
Cahill Center for Astronomy and Astrophysics, California Institute of Technology（加州理工学院卡希尔天体物理学与天文学中心）
本研究通过三个仅驱动压缩分数不同的理想MHD多相中性介质模拟，揭示湍动驱动调控间歇性在热相的分配，不同物理结构承载极端密度、速度与磁涨落。
2026-10-14 astro-ph.GA
Long-Term Evolution of Decaying MHD Turbulence in the Multiphase ISM
星际介质中的超声速湍流被认为在流交叉时间内迅速衰减，而与磁化程度无关。然而，这种普遍的共识，衰减磁流体动力学（MHD）湍流依赖于局部等温模拟，这是无法考虑到全球结构的磁场和ISM的作用。利用包含星际冷却和加热的三维MHD数值模拟，研究了嵌入暖中性介质中的冷中性介质片中的衰减MHD湍流。湍流动能的早期演化与衰减可压缩MHD湍流的先前结果一致，其特征在于能量快速衰减，具有$E\propto t^{-1}$的幂律形式，并且与流交叉时间相比衰减时间较短。然而，如果初始磁场很强且垂直于薄片，动能的长期演化表明，即使对于具有周期性边界条件的模型，在10次流交叉之后，仍然存在大量的湍流能量（$\sim 0.2E_0$）。衰减率也大大减少，因为这样的初始和边界条件的场强增加，但不是如果边界条件是一个完全孤立的片。我们分析剩余湍流的速度功率谱表明，在平面内，不可压缩的运动平行于表占主导地位，在以后的时间。
2013-09-19 astro-ph.GA
Introducing TIGRESS-NCR: I. Co-Regulation of the Multiphase Interstellar Medium and Star Formation Rates
年轻的大质量恒星是维持星际介质（ISM）中多相结构和湍流的主要能量来源，如果没有这种“反馈”，恒星形成率（SFR）将比观测到的要高得多。快速的能量损失在ISM和有效的能量回收恒星反馈导致共同调节的SFR和ISM状态。这个问题的现实方法应该解决ISM的动力学演化，包括恒星的形成，以及自洽和准确的反馈能量的输入。在这里，我们提出了TIGRESS-NCR的数值框架，其中的紫外辐射，超新星，冷却和加热过程，和引力坍缩明确建模。我们使用自适应的射线跟踪方法的紫外辐射传输的星团代表的下沉粒子，占尘埃和气体的衰减。我们求解光子驱动的化学方程，以确定H（时间依赖性）和C/O轴承物种（稳态）的丰度，然后自洽地设置冷却和加热速率。应用这些方法，我们提出了高分辨率的磁流体动力学模拟差分旋转本地星系盘附近的恒星形成星系的典型条件。我们分析了ISM属性和相位分布，并与现有的多波长星系观测显示出良好的一致性。我们测量中面压力分量（湍流，热和磁）和重量，表明垂直动态平衡。我们量化的比例的压力分量的SFR表面密度，我们称之为反馈产量。TIGRESS-NCR框架将允许进行广泛的参数勘探，包括低金属丰度系统。
2023-03-27 astro-ph.GA
Effects of environmental gas compression on the multiphase ISM and star formation
星系团的环境可以通过不同的方式影响星系的演化：通过冲压压力剥离或通过星系相遇引起的引力扰动。本文给出了NGC 4501和NGC 4567/68的新的IRAM 30 mHERA CO（2-1）数据。我们发现在ISM被压缩的分子分数的增加。气体在压缩区域接近于自引力。这导致气体压力的增加和分子分数与总ISM压力之间的比率的减小。基于~1.5 kpc分辨率下逐像素分析的整体Kennicutt Schmidt关系不会因压缩而显著修改。然而，我们在银河系气体盘的压缩部分检测到低分子恒星形成效率的连续区域。这些数据表明，分子星形成效率SFE_H_2与气体自引力之间存在着联系。这两个系统都显示了恒星形成效率的空间变化，这与ISM的环境压缩有关。利用解析模型研究了SFE_H_2对自引力的依赖性。如果对三个星系采用不同的全球湍流速度色散，模型正确地再现了R_mol/P_tot、SFE_H2和Toomre Q之间的相关性。我们发现N_H_2/I_CO转换因子的变化可以掩盖SFE_H_2和Q参数之间的大部分相关性。动力学模拟被用来比较冲压压力和潮汐ISM压缩的效果。我们得出结论，重力诱导的ISM压缩具有相同的后果，冲压压力压缩：（i）增加气体表面密度，（ii）增加分子分数，和（iii）减少R_mol/P_tot在压缩区由于近自引力气体的存在。SFE_H2对压缩的响应更为复杂。
2016-01-19 astro-ph.GA
Magnetic Fields on FIRE: Comparing B-fields in the multiphase ISM and CGM of Simulated L$_*$ Galaxies to Observations
磁场（$\textbf{B}$）和宇宙射线（CR）的物理学最近被纳入星系形成的模拟中。然而，这些成分如何影响星系演化仍然存在重大的不确定性。为了了解他们共同的观测示踪剂，我们分析了磁场在一组高分辨率，磁流体动力学，银河系的宇宙学模拟从火-2项目。我们比较模拟观测的磁场示踪剂的模拟和没有CR塞曼分裂和旋转/色散措施的观察。我们发现中性和电离星际介质（ISM）的模拟和观测之间的合理协议。我们发现，与CR模拟星系显示较弱的ISM $|\textbf{B}|$场平均相比，他们的磁场，只有同行。这是在弥漫的低密度内环星系介质（CGM）中CR效应的表现。我们发现，磁和宇宙射线的能量密度之间的均分可能是有效的，在大（$>$ 1千秒差距）规模的典型ISM密度银河道类星系，但不是在他们的晕。在ISM中，我们模拟的星系中的磁场遵循与气体密度的幂律标度。的缩放延伸到氢数密度$<$ 300厘米$^{-3}$，在观测导出的模型相反，但与观测测量一致。最后，我们生成的合成旋转测量（RM）配置文件的模拟星系的投影和比较CGM中的观测约束。虽然与上限一致，但需要改进的数据来检测10-200 kpc的预测CGM RM，并更好地约束理论预测。
2022-08-29 astro-ph.GA
Multiphase turbulence as the origin of OH+, H2O+ and H3+ column density scatter in the local ISM
Technion Israel Institute of Technology（以色列理工学院）；The Johns Hopkins University（约翰斯·霍普金斯大学）；Rutgers, The State University of New Jersey（新泽西州立罗格斯大学）；Center for Computational Astrophysics, Flatiron Institute, Simons Foundation（西蒙斯基金会平顿研究所计算天体物理学中心）
该研究通过三维磁流体动力学模拟发现，本地星际介质中OH+、H2O+和H3+的柱密度弥散源于多相湍流，而非宇宙射线电离率的大幅波动，推动采用三维动力学框架开展相关研究。
2026-08-18 astro-ph.GA
Local Turbulence Simulations for the Multiphase ISM
本文给出了星际介质湍流的数值模拟结果。这些结果是用高马赫数双曲方程的Riemann无解数值格式得到的。在这里，我们特别关注ISM的物理特性。也就是说，我们不提出湍流模拟修剪适用于星际介质。这些模拟是基于对星际气体相关参数的物理估计。应用我们的代码来模拟一个典型的星际分子云内的湍流等离子体运动，我们调查不同的状态方程（等温和绝热）的湍流结构的统计特性的影响。我们发现略有不同的密度功率谱和色散图，而这两种情况下产生定性相似的耗散结构，并表现出偏离经典的Kolmogorov的情况下所描述的She-Leveque模型的缩放。求解全能量方程与现实的加热/冷却项适合于弥漫的星际气体，我们能够再现一个现实的冷，暖等离子体的两相分布。当从我们的模拟数据中提取偏振强度的地图时，我们发现与实际观测结果具有令人鼓舞的相似性。最后，我们比较实际的磁场强度，我们的模拟，其值推断的旋转措施。我们发现，这些是系统的不同，约1.5倍，从而突出了经常被低估的影响，不同的视线粒子密度的磁场强度来自观察到的旋转措施。
2009-01-28 astro-ph.GA
Multiphase gas in elliptical galaxies: the role of Type Ia supernovae
本研究通过高分辨率流体动力学模拟，探究Ia型超新星对大质量椭圆星系星际介质的作用，揭示其驱动的湍流触发多相气体冷凝的机制及热风效应，补充了椭圆星系多相气体演化的理论认知。
2024-04-12 astro-ph.GA
Kinematics and Dynamics of Multiphase Outflows in Simulations of the Star-Forming Galactic ISM
由恒星反馈产生的星系外流在本质上是多相的。观测和模拟都表明，在银河系盘中面的几千秒差距内的物质是由嵌入在热风中的暖云组成的。从理论上理解外流现象，包括风和喷泉流，需要研究热相之间的相互作用。我们开发了一种方法来量化这些相互作用，通过测量的质量，动量和能量通量交换使用时间和空间平均量和守恒定律。我们将这种方法应用于恒星形成ISM MHD模拟的基础上TIGRESS框架，太阳邻域条件。为了评估阶段之间的相互作用的程度，我们首先检查"弹道模型“的有效性，该模型预测了被视为非相互作用云的暖相（$5050\,\rm{K}<T<2\times10^4\,\rm{K}$）的轨迹。该模型在中等垂直速度（$ 50$ km s $^{-1}$ $\lesssim |v_z| \lesssim 100 $ km s $^{-1}$）下是成功的，但在较高速度下，我们观察到与弹道模型相比，模拟的温暖流出量过多。高速中温（$2\times10^4\,\rm{K}<T<5\times10^5\,\rm{K}$）气体的冷却不能完全解释这种差异。通过考察质量、动量和能量的通量，我们得出结论，热相通过中间相的冷却获得质量，而动量从热相（$T>5\times10^5\,\rm{K}$）转移到热相。来自热流出的大的能量通量被转移到温暖和中间阶段，并迅速辐射出去。一个简单的相互作用模式意味着喷泉流中的有效暖云尺寸为几个100…
2019-11-18 astro-ph.GA
The X_CO conversion factor from galactic multiphase ISM simulations
CO（J=1-0）谱线发射是一种被广泛应用的分子气体观测示踪剂，它使得将CO光度转换为H_2质量的XCO因子成为必不可少的。我们使用数值模拟来研究XCO如何依赖于数值分辨率，非稳态化学，物理环境，和观测光束的大小。我们的研究采用三维磁流体动力学（MHD）模拟银河系盘与太阳附近的条件下，恒星形成和三相星际介质（ISM）的自洽调节重力和恒星反馈。合成CO地图是通过后处理的化学和辐射传输的MHD模拟。我们发现CO只是H_2的近似示踪剂。在秒差距尺度上，W_CO更基本上是质量加权体积密度的量度，而不是H_2柱密度。然而，$\langle X_\mathrm{CO} \rangle=0.7-1.0\times10^{20}~\mathrm{cm^{-2}K^{-1}km^{-1}s}$与观察一致，不敏感的进化ISM状态或辐射场强度，如果稳态化学假设。由于非稳态化学作用，较年轻的分子云比较老的分子云具有稍低的XCO和较平坦的XCO-消光曲线。CO暗H_2含量为26- 79%，与平均消光率呈反相关。当观测光束尺寸从1 pc增加到100 pc时，X_CO增加了~ 2倍。在太阳邻域条件下，分子云中的XCO收敛到2 pc的数值分辨率。然而，总的CO丰度和光度不收敛，即使在1 pc的数值分辨率。我们的模拟成功地再现了观测到的X_CO在秒差距尺度上的变化，以及X_CO对消光和CO激发温度的依赖性。
2018-03-26 astro-ph.GA
The small-scale dynamo in a multiphase supernova-driven medium
即使在宇宙学的早期，磁场也迅速增长，这表明在星系的星际介质（ISM）中有一个小尺度发电机（SSD）的作用。许多研究都集中在理想化的，各向同性的，均匀的，湍流驱动的SSD。在这里，我们分析了超新星驱动的湍流的更真实的模拟，以了解它如何驱动SSD。我们发现，SSD的增长率是间歇性变化的结果，不断发展的多阶段ISM结构。磁场中的快速生长通常发生在热气体中，当热气体的体积分数大时，发生最高的总生长速率。SSD增长率与涡度和流体雷诺数相关性最强，这两者也与气体温度密切相关。旋转能量超过无旋能量在所有阶段，但特别是在热阶段，而SSD的增长是最迅速的。超新星（SN）的速率并没有显着影响ISM平均动能密度。相反，与高SN率相关的较高温度倾向于增加SSD生长速率。SSD在总磁能密度与动能密度均分的5%左右时饱和，并随磁普朗特数略有增加。虽然当SSD增长最快时，热气体中的磁能密度可以超过其他相的磁能密度，但是在热气体中，它饱和到低于动能均分的5%，而在冷气体中，它达到100%。磁场的快速间歇性增长似乎是SN驱动的多相湍流的特征行为。
2022-12-06 astro-ph.GA
Origin of the Multi-Phase Interstellar Medium: the Effects of Turbulence and Magnetic Field
本文通过三维流体动力学与磁流体动力学湍流模拟，揭示湍流混合产生并维持不稳定中性介质，而磁场通过各向异性级联和小尺度涨落共同调控多相星际介质。
2025-05-12 astro-ph.GA
PHANGS-JWST First Results: Measuring PAH Properties across the multiphase ISM
多环芳烃（PAH）的振动带的比率是一个很有前途的工具，用于测量的PAH人口的性质和他们对恒星形成的影响。JWST上的MIRI和NIRCam仪器的光度带提供了以前所未有的分辨率和灵敏度测量整个星系盘的PAH排放特征的机会。在这里，我们提出了在三个邻近星系的样本中进行这种分析的第一个结果：NGC 628，NGC 1365和NGC 7496。基于观测到的3.3，7.7和11.3 $μ$ m特征的变化，我们推断不同星系环境中PAH平均大小和电离状态的变化。三个星系的H II区都测得F335 M $_{\rm PAH}$ /F1130 W的高值和F1130 W/F770 W的低值。这表明，这些地区的人口较热的多环芳烃，和/或多环芳烃电离分数较大。我们看到了更多的证据加热和/或PAH的大小变化的区域具有较高的分子气体含量，以及增加电离的区域具有较高的H $α$强度。
2022-12-20 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
PRISM: A Non-Equilibrium, Multiphase Interstellar Medium Model for Radiation Hydrodynamics Simulations of Galaxies
介绍了PRISM星际介质（ISM）热化学模型及其在RAMSES-RTZ程序中的实现。该模型包括一个非平衡原始，金属和分子化学网络耦合到115个物种的飞行多频辐射传输。PRISM精确地解释了低密度区（即$ρ<10^5\ {\rm cm^{-3}}$）中占主导地位的ISM冷却和加热过程，包括光加热、光电加热、H $_2$加热/冷却、宇宙射线加热、H/He冷却、金属线冷却、CO冷却和尘埃冷却（复合和气体-颗粒碰撞）。我们验证了该模型通过比较1D平衡模拟在六个dex金属丰度现有的1D ISM模型在文献中。我们应用PRISM高分辨率（4.5 pc）孤立的矮星系模拟，包括国家的最先进的模型，恒星形成和恒星反馈，采取库存的冷却和加热过程占主导地位的每个不同的气相的星系，并了解非平衡效应的重要性。我们发现，大多数的ISM气体要么接近热平衡或表现出轻微的冷却不稳定性，而从化学的角度来看，非平衡电子分数往往是高于或低于平衡值的三倍以上，这会影响冷却，加热和可观察到的发射线。电子增强归因于复合滞后，而赤字被证明是由于快速的宇宙射线加热。PRISM模型及其与RAMSES-RTZ的耦合适用于各种天体物理场景，从宇宙学模拟到孤立的巨型分子云，并且对于理解ISM物理的变化如何影响可观测的量（如金属发射线）特别有用。
2022-11-09 astro-ph.GA
Superbubbles in the Multiphase ISM and the Loading of Galactic Winds
我们使用数值模拟来分析超气泡（SB）的演化和属性，由多个超新星（SNe），传播到两相（暖/冷），多云星际介质（ISM）。我们考虑平均背景密度n_avg=0.1-10 cm^{-3}的范围和SNe dt_sn=0.01- 100万年的间隔，并跟踪每个SB直到半径达到（1-2）H，其中H是ISM盘的特征厚度。除了嵌入的稠密云，每个SB都是热的，直到时间t_sf，m，当外部锋的冲击暖气体冷却并形成过密壳。随后，SB内部的扩散气体保持在T_h 10^6- 10^7 K，膨胀速度v_h约为10^2- 10^3 km/s（在低dt_sn时均为最高）。在晚期，暖壳层气体的速度为几十到~ 100 km/s。虽然壳层速度太低，无法从大质量星系中逃逸，但它们足够高，可以从矮星中移除大量质量。密集的云也被加速，达到几到几十公里/秒。我们测量了每个SN的热气体质量M_h/N_SN和每个SN的气泡总径向动量p_b/N_SN。在t_sf，m之后，M_h/N_SN为10-100M_sun（低n_avg时最高），而p_b/N_SN为0.7- 3 × 10^5M_sun km/s（高dt_sn时最高）。如果大质量星系中的星系风被SBs中的热气所加载，我们得出结论，质量损失率通常低于恒星形成率。只有当SN的节奏比星系盘中的典型情况高得多时，就像核星爆可能发生的那样，SB才能在高温时爆发，并排出高达10倍于恒星中锁定的…
2016-10-10 astro-ph.GA
Infrared view of the multiphase ISM in NGC 253 II. Modelling the ionised and neutral atomic gas
本研究利用MULTIGRIS结合Cloudy模型网格与光谱线，对NGC 253核区多相ISM建模，约束密度、金属丰度、电离参数及各相气体与尘埃质量。
2023-10-04 astro-ph.GA
Black hole feedback in a multiphase interstellar medium
超大质量黑洞（SMBHs）的超快外流（UFO）被认为调节SMBHs和宿主星系的生长，导致许多观测相关性。我们提出了高分辨率的数值模拟的影响热化的不明飞行物对周围的气体在内部的宿主星系。我们的结果强烈地依赖于气体是均匀的还是凝聚的。在前一种情况下，所有的环境气体被迅速向外驱动，如基于常用的能量预算参数所预期的，而在后一种情况下，质量流和能量流解耦。携带着大部分的能量，受到冲击的UFO通过阻力最小的路径逃离了凸起，只带走了宿主的低密度阶段。然而，大部分质量处于高密度阶段，受到UFO的影响要小得多，甚至可能继续向内流动。我们认为，UFO能量泄漏通过孔隙中的多相星际介质（ISM）可以解释为什么观察到的SMBHs是如此巨大，尽管他们压倒性的大能量生产率。这里报道的多相ISM效应可能在宇宙学模拟中分辨率不足，但在未来的模拟和半解析模型中，可能会被纳入活动星系核反馈的处方中。
2014-05-22 astro-ph.GA
Diffuse Ionized Gas in Simulations of Multiphase, Star-Forming Galactic Disks
有人假设，来自年轻的大质量星团的光子负责维持银河系和其他盘状星系中弥漫的温暖电离气体的电离。对于热电离介质（WIM）的理论研究，求解辐射传输方程是至关重要的，其中ISM和团簇是自洽建模的。为此，我们采用太阳邻域模型TIGRESS，磁流体动力学模拟的多相，恒星形成ISM，和后处理的模拟与自适应射线跟踪方法转移紫外线辐射的星团。我们发现WIM体积填充因子是高度可变的，并且对电离光子产生速率和ISM结构敏感。在|z|约1 kpc时，平均WIM体积填充因子上升至约0.15。大约一半的电离光子被气体吸收，一半被尘埃吸收;累积电离光子逃逸分数为1.1%。我们的时间平均合成H $α$线轮廓匹配WHAM观测的红移（流出）侧，但蓝移侧的强度不足。我们的模拟匹配的Dickey-Lockman中性密度分布以及，但只有一小部分的快照具有高海拔WIM密度与雷诺层估计一致。我们计算了一个聚集校正因子C = <n_e>/sqrt<n_e^2>~0.2，它随离中平面的距离和时间的变化而显著恒定，这可以用来改进从观测到的边缘星系H $α$表面亮度轮廓对电离气体质量和平均电子密度的估计。
2020-06-11 astro-ph.GA
Structure distribution and turbulence in self-consistently supernova-driven ISM of multiphase magnetized galactic discs
星系演化和恒星形成是两个紧密相连的多尺度问题。为了理解触发星系演化的星际循环，有必要同时描述由反馈过程广泛引起的大尺度演化和通过引力坍缩控制恒星形成过程的气体动力学的细节。我们进行了一组三维高分辨率数值模拟的湍流，自引力和磁化星际介质内的$1\ \mathrm{kpc}$分层盒超新星反馈与恒星形成区域。特别是，我们专注于所扮演的角色的磁场和反馈的银河系的垂直结构，恒星形成率（SFR）和流动动力学。为此，我们改变它们各自的强度。我们提取的湍流运动所产生的稠密云的属性和计算功率谱的各种量。利用与致密气体充分相关的超新星分布，我们发现超新星爆炸可以再现观测到的SFR，特别是如果磁场是在几个$μG$的量级上。垂直结构，这是从动力学和能量平衡的结果是很好地再现了一个简单的分析模型，这使我们能够估计气体和超新星之间的耦合。我们发现耦合相当低，大约为1.5 $\%$。强磁场可有助于将该耦合增加约2-3倍。为了描述流的特征，我们计算了3D中各种量的功率谱，但也计算了2D中的功率谱，以解释星系盘的分层。
2017-03-30 astro-ph.GA
Magnetic fields in the multiphase interstellar medium of the Milky Way: turbulent kinetic and magnetic energy density relation
本研究利用塞曼和脉冲星观测数据，在银河系多相星际介质中建立了湍流动能与磁能密度之间的比例关系，并揭示磁场涨落受密度和湍流速度共同控制。
2025-03-31 astro-ph.GA physics.plasm-ph
SILCC VII -- Gas kinematics and multiphase outflows of the simulated ISM at high gas surface densities
本文通过 SILCC 框架的 MHD 模拟研究高气体面密度下多相 ISM 的气体运动学与外流，揭示宇宙线使外流保持三相结构并影响质量加载，且 WIM 与 CNM 速度弥散随恒星形成率呈幂律关系。
2023-04-13 astro-ph.GA
Deep Chandra Observations of NGC 5728. III: Probing the High-Resolution X-ray Morphology and Multiphase ISM Interactions in the Circumnuclear Region
本研究利用钱德拉ACIS-S深场观测分析邻近赛弗特2型星系NGC 5728的核周X射线辐射，揭示了吸收分布、热气体性质及X射线双星候选体，为理解核周多相星际介质相互作用提供了观测约束。
2024-10-31 astro-ph.GA
Multiphase ISM in low luminosity radio galaxies: A case study of NGC 708
我们提出了一个多波长的研究附近的射电大声椭圆星系NGC708，从博洛尼亚B2射电星系样本中选择。我们从IGO 2m望远镜（印度浦那）获得了光学宽波段和窄波段图像。我们利用Chandra的X射线数据，2MASS，Spitzer和WISE的红外数据以及DSS和HST的光学图像来补充观测的多波长覆盖。为了研究星际介质的性质，我们制作了非锐化掩模图、彩色图、残差图、商图、尘埃消光图、H_α发射图。从导出的图可以看出，冷气体、尘埃、热电离H_α和热X射线气体在空间上是相互关联的。我们调查的内部和外部的光度和运动学性质的星系使用表面亮度配置文件。通过X射线2d β模型、反锐化掩模、表面亮度剖面等技术，可以明显看出该系统中存在一对X射线空洞，距离中心X射线源约5.6Kpc。
2016-03-28 astro-ph.CO astro-ph.GA
A Framework for Multiphase Galactic Wind Launching using TIGRESS
银河系外流的密度、温度和速度的变化至少与它们起源的多相湍流星际介质（ISM）的变化一样大。我们已经进行了一套秒差距分辨率的数值模拟使用的TIGRESS框架，其中流出出现的超新星（SNe）和恒星形成ISM之间的相互作用的结果。流出的气体具有两个不同的热相，冷（T<10^4 K）和热（T>10^6 K），冷相携带大部分质量，热相携带大部分能量和新注入的金属。这两个组件有一个广泛的分布的流出速度，特别是对于冷气体，这意味着一个不同的部分逃逸的材料取决于晕势。通知TIGRESS结果，我们开发简单的解析公式的联合概率密度函数（PDF）的质量，动量，能量和金属负载的流出速度和声速的分布。模型PDF只有两个参数，SFR面密度和ISM金属丰度，并完全捕捉到了原始TIGRESS模拟PDF在SFR~（10^{-4}，1）Msun/kpc^2/yr范围内的行为。采用PDF从解决模拟将使星系形成子网格模型的实施与风速和温度（以及总加载因子），是基于理论预测，而不是经验调整。这是将TIGRESS和其他高分辨率模拟的进展纳入未来宇宙流体力学和半解析星系形成模型的关键一步。我们发布了一个python包来原型化我们的模型并简化其实现。
2020-10-18 astro-ph.GA
Diffusion of PeV Cosmic Rays in the Turbulent and Multiphase Interstellar Medium
Institute for Advanced Study（高等研究院）
研究高能宇宙射线在多相星际介质中的传输机制，发现相变诱导的磁场梯度增强跨场扩散，但整体散射系数低于等温介质，导致扩散系数显著提高。
2026-04-06 astro-ph.GA astro-ph.HE
Three Dimensional Hydrodynamic Simulations of Multiphase Galactic Disks with Star Formation Feedback: I. Regulation of Star Formation Rates
来自年轻恒星的能量和动量反馈对星际介质（ISM）有着深远的影响，包括加热和驱动中性气体中的湍流，为未来的恒星形成提供燃料。最近的理论认为，这会导致一个准平衡的自我调节状态，并为外部原子占主导地位的磁盘的结果，在表面密度的恒星形成$Σ_{SFR}$变化近似线性的重量ISM（或中平面湍流+热压力）。我们使用三维数值流体动力学模拟来测试热，湍流和垂直动力学平衡的理论预测，以及隐含的功能依赖的$Σ_{SFR}$对本地磁盘属性。我们的模型表明，所有的平衡迅速建立，并适用于预期的平均热和湍流压力和$Σ_{SFR}$之间的比例。对于外盘区域，这导致$Σ_{SFR} \propto Σ\sqrt{ρ_{sd}}$，其中$Σ$是总气体表面密度，$ρ_{sd}$是恒星盘（加上暗物质）的中面密度。这个标度律的出现是因为$ρ_{sd}$在我们的模型中设置了垂直动力学时间（通常是外盘区域）。恒星形成定律中的系数与大质量恒星的比能量和动量成反比。我们发现的比例温暖和寒冷的原子气体，顺应热压力，和平均速度分散与太阳附近和其他外盘的意见是一致的。这项研究证实了先前一组模拟的结论，这些模拟采用了相同的物理处理，但仅限于通过ISM的径向垂直切片。
2013-08-14 astro-ph.GA
Evidence for Late-Time Feedback from the Discovery of Multiphase Gas in a Massive Elliptical at $z=0.4$
我们报告的第一个检测多相气体在一个静止的星系超越$z\approx0$。观测使用双透镜类星体HE 0047 $-$ 1756的较亮图像来探测位于$z_\mathrm{gal}=0.408$的大质量（$M_{\rm star}\approx 10^{11} \mathrm{M_\odot}$）椭圆透镜星系的ISM。利用哈勃空间望远镜的宇宙起源摄谱仪（COS），我们获得了透镜类星体的中分辨率FUV光谱，并在投影距离$d=4.6$ kpc处识别出透镜ISM中$\mathrm{H_2}$的大量吸收特征。$\mathrm{H_2}$柱密度为$\log N(\mathrm{H_2})/\mathrm{cm^{-2}}=17.8^{+0.1}_{-0.3}$，分子气体分数为$f_\mathrm{H_2}=2-5\%$，与某些局部静止星系大致一致。新的COS光谱还揭示了运动学复杂的吸收功能，从高度电离的物种O VI和N V的柱密度日志$N(\mathrm{O VI})/\mathrm{cm^{-2}} =15.2\pm0.1$和日志$N(\mathrm{N V})/\mathrm{cm^{-2}} =14.6\pm0.1$，其中已知的最高的外部星系。假设高电离吸收功能起源于一个短暂的温暖（$T\sim10^5\,$ K）阶段进行辐射冷却从周围的星系热晕，我们推断质量吸积率$\sim 0.5-1.5…
2020-10-27 astro-ph.GA
The multiphase and magnetized neutral hydrogen seen by LOFAR
低频偏振观测法拉第层析成像是一种基于法拉第深度研究磁离子星际介质结构的独特工具。200兆赫以下的LOFAR数据揭示了极化的大量特征，其起源仍然未知。先前的研究强调了这些特征与磁化中性ISM的示踪剂（如星际尘埃和原子氢（HI））的显着关联。然而，负责磁离子和中性介质之间的相关性的物理条件还有待澄清。在这封信中，我们进一步研究LOFAR数据和来自Effelsberg-Bonn HI巡天（EBHIS）的21厘米HI观测之间的相关性。我们专注于HI气体的多相特性。我们提出了第一个统计研究的形态之间的相关性LOFAR层析数据和冷（CNM），温热（LNM），和暖（WNM）HI阶段，分别。我们使用正则化优化超光谱分析（ROHSA）的方法来分解HI相位的基础上的高斯分解的HI光谱。在至少两个视场中--视场3C 196和A --四个视场中--视场B和C --我们发现使用定向折射率直方图（HOG）的LOFAR和EBHIS数据之间存在显著相关性。场B和C中相关性的缺乏是由偏振中的低信噪比引起的。场3C 196和A中观察到的HOG相关性与所有HI相关联，并且令人惊讶地在CNM和LNM相中占主导地位。我们讨论了可能的机制，将解释CNM，LNM，和WNM之间的相关性，在法拉第深度高达10拉德米$^{-2}$的偏振发射。我们的研究结果表明，LOFAR数据所看到的离子介质的复杂结构是如何密切相关的相变中的扩散和磁…
2020-11-18 astro-ph.GA
Photochemistry and Heating/Cooling of the Multiphase Interstellar Medium with UV Radiative Transfer for Magnetohydrodynamic Simulations
本文提出了一种有效的化学和紫外辐射转移的加热/冷却方法，可应用于星际介质（ISM）的数值模拟。我们遵循氢物种（H $_2$，H，H $^+$）的随时间变化的演化，假设碳/氧物种（C，C $^+$，CO，O和O $^+$）在给定的非稳态氢丰度下处于形成-破坏平衡，并包括捕获所有ISM相的热力学所需的必要加热/冷却过程。从离散点源和漫射背景的紫外辐射是通过自适应射线跟踪和六射线近似，分别允许H $_2$自屏蔽;宇宙射线（CR）加热和电离也包括在内。为了验证我们的方法并证明它们在密度、金属丰度和辐射场范围内的应用，我们进行了一系列的测试，包括热压力与密度的平衡曲线、光解离区的化学和热结构、H I到H $_2$跃迁以及H II区和辐射超新星遗迹的膨胀。仔细处理光化学和CR电离对于ISM物理学的许多方面都是必不可少的，包括确定冷中性相和暖中性相共存的热压力。我们要提醒的是，目前在星系形成模拟中使用的许多加热和冷却处理方法不能在中性ISM中再现正确的热压和电离分数。我们的新模型是实现在MHD代码雅典娜和纳入TIGRESS模拟框架，用于研究恒星形成ISM在广泛的环境。
2022-10-14 astro-ph.GA astro-ph.IM
Infrared view of the multiphase ISM in NGC 253 I. Observations and fundamental parameters of the ionised gas
上下文大质量恒星的形成导致了星际介质中重元素的富集。另一方面，重元素丰度是研究星系恒星形成历史的关键参数。此外，总分子氢质量，通常通过转换CO或[C ii] 158 $μ$ m光度来确定，也取决于金属丰度。然而，金属敏感的发射线的激发，取决于H II区域，它们出现的气体密度。目的。我们使用了SOFIA、Herschel和Spitzer对星暴星系NGC 253核区域的光谱观测，以及GALEX、2 MASS、Spitzer和Herschel的光度观测，以获得物理性质，如校正消光的光学深度，以及中心区域的气体密度和金属丰度。方法.几个物种的综合线通量的比率被用来推导气体密度和金属丰度。例如，[O iii]以及[S iii]和[N ii]线通量比对气体密度敏感，但几乎与局部温度无关。由于这些线的比例跟踪不同的气体密度和电离状态，我们研究了这些线是否可能来自观察光束内的不同区域。另一方面，（[Ne ii] 13 $μ$ m + [Ne iii] 16 $μ$ m）/Hu $α$线通量比与尘埃颗粒的贫化无关，但对Ne/H丰度比敏感，将用作气体金属丰度的示踪剂。结果我们推导出的最重要的物种的气相丰度值，以及估计的光学深度和气体密度的电离气体在NGC 253的核区域。我们得到了至少两种不同的电离成分$(< 84$ cm $^{-3}$和$\sim 170 - 212$ cm $^{-3})$的密度…
2022-06-30 astro-ph.GA
Modeling Cosmic Ray Electron Spectra and Synchrotron Emission in the Multiphase ISM
本文在TIGRESS多相星际介质模拟中建模1–100 GeV宇宙线电子的输运与能谱演化，揭示其谱变陡源于能量依赖输运和损失，并证明可由射电观测恢复能谱斜率。
2025-06-30 astro-ph.GA astro-ph.HE
Three Dimensional Hydrodynamic Simulations of Multiphase Galactic Disks with Star Formation Feedback: II. Synthetic HI 21 cm Line Observations
我们使用三维数值流体动力学模拟的湍流，多相原子星际介质（ISM），构建和分析合成HI 21厘米发射和吸收线。我们的分析提供了详细的测试，21厘米的可观测的原子ISM的物理诊断。特别地，我们构造了（1）“观测到的”自旋温度$T_{s,obs}(v_{ch})\equiv T_B(v_{ch})/[1-e^{-τ(v_{ch})}]$及其光深加权平均T_s，obs，（2）吸收校正的“观测到的”柱密度$N_{H,obs}\propto \int dv_{ch} T_B(v_{ch})τ(v_{ch})/[[1-e^{-τ(v_{ch})}]$，和（3）冷中性介质（CNM）的“观测到的”分数$f_{c,obs}\equiv T_c/T_{s,obs}$，其中T_c为CNM温度;我们将每个观测参数与从模拟中的视线（LOS）平均值获得的真实值进行比较。在单个速度通道内，T_s，obs（v_ch）在真实值的1.5倍以内，直至$τ(v_{ch})\approx10$。因此，对于90%和99%的LOS，N_H，obs和T_s，obs分别在真实值的5%和12%以内。光学薄近似显著低估了$τ>1$的N_H。只要T_c受到约束，就可以得到精确的CNM质量分数的观测估计，其值可低至20%。我们指出，虽然从200 K < $T_{s,obs}(v_{ch})$ <1000 K的21 cm谱线可以分辨出热不稳定…
2014-03-21 astro-ph.GA
The supernova-regulated ISM -- VI. Magnetic effects on the structure of the interstellar medium
我们探讨了磁场对超新星驱动的星际介质（ISM）的垂直分布和多相结构的影响，在模拟承认发电机行动。当磁场被放大到动态显著时，气体变得更冷，并且其在盘中的分布变得更均匀。我们把这归因于垂直速度的磁猝灭，这导致热气体的冷却长度减小。大尺度磁场强度的非单调垂直分布（最大值在|z| $\approx$ 300 pc处）导致低于最大值的向下压力梯度，该压力梯度作用于SN爆炸驱动的外流，同时提供高于最大值的压力支持。
2019-09-24 astro-ph.GA
AGN-driven outflows in clumpy media: multiphase structure and scaling relations
本研究通过数值模拟探究团块星际介质中AGN驱动外流的多相结构，发现团块介质下冷相热相性质差异显著，冷相动量通量低易被误判为动量驱动，并给出标度关系预测与观测约束挑战。
2024-08-16 astro-ph.GA
First look at the multiphase interstellar medium with synthetic observations of low-frequency Faraday tomography
来自LOFAR的200 MHz以下的射电偏振数据的法拉第层析成像为我们提供了一个新的视角，对扩散和磁化的星际介质（ISM）。特别令人感兴趣的是法拉第旋转同步加速器偏振与中性气体的发现，如氢原子（HI）和尘埃。在这里，我们提出了这些LOFAR结果的第一个深入的数值研究。我们生产和分析综合综合观测低频同步辐射偏振MHD模拟碰撞的超级壳层在多相ISM。我们定义了五个不同的气相超过四个数量级的气体温度和密度，从热，温暖，完全电离的气体冷中性介质。我们专注于每个气相的贡献，旋转测量和同步极化强度低于200 MHz的合成观测。我们还调查了后者和光学薄HI气体的合成观测之间的联系。我们发现，不仅完全电离的气体，而且温暖的部分电离和中性相位强烈贡献的总旋转措施和偏振强度。然而，每个阶段的可观的贡献强烈地依赖于积分轴的选择和相对于壳碰撞轴的平均磁场的方向。在垂直于平均磁场方向的视线上，得到了HI合成数据和同步辐射偏振强度之间的强相关性，这让人想起LOFAR结果。我们的研究表明，MHD过程的多相建模是必要的，以解释观测的无线电天空中的低频。这项工作是理解低频同步辐射复杂性的第一步，很快将通过LOFAR和SKA的大规模调查而彻底改变。
2022-04-15 astro-ph.GA
Spectral signatures of young radio galaxies
本文通过流体动力学与合成射电模拟研究年轻射电星系喷流，揭示致密ISM云团造成的不对称及光谱峰值频率对ISM密度的依赖，提出光谱拐折可作为探测ISM的新工具。
2025-06-19 astro-ph.GA
Effective cosmic ray diffusion in multiphase galactic environments
本研究利用 Arepo 与 Crisp 框架模拟多相星际介质中的宇宙线二矩量输运，揭示阻尼机制竞争下有效扩散系数收敛至标准范围，并给出密度依赖拟合。
2025-10-17 astro-ph.GA astro-ph.HE
Probing the Outflowing Multiphase Gas ~1 kpc Below the Galactic Center
LS 4825是一颗B1 Ib-II型恒星，距离太阳d=21+/-5 kpc，l = 1.67 deg，b = -6.63 deg，通过比较其紫外光谱中的ISM吸收，以及对一颗d < 7.0+/-1.7 kpc的前景恒星的ISM吸收，我们可以分离和研究与银河系核风有关的气体。来自太空望远镜成像光谱仪（STIS）的光谱显示出低离子吸收，直到d < 7 kpc（例如，O I，C II，Mg II，Si II，Fe II，S II）的吸收仅在0和40 km/s之间，而在d > 7 kpc，银道面以下约1 kpc处的吸收是复杂的，跨越-290到+ 94 km/ s。在-283 ~107 km/ s范围内，中、高能离子Si III、C IV、Si IV和N V表现出极强的吸收，并具有多个分量，这意味着在银河系中心以下约1 kpc的ISM中存在大量的等离子体，并且比在z = 0 kpc的船底座OB 1星协中含有更多的C IV和N V气体。许多吸收组分的丰度和物理条件。高离子吸收的痕迹可能是由流出的热气体驱动的冷却转变温度等离子体，而在-114 km/s的吸收组分中非常大的热压力（p/k ~ 10^5 cm^-3 K^-1）可能是由流出的热气体的冲压压力引起的。的意见是一致的流动，其电离结构的高离子可以通过非平衡辐射冷却和湍流混合的组合来理解。
2017-11-01 astro-ph.GA
Ly-alpha Radiative Transfer: Monte-Carlo Simulation of the Wouthuysen-Field Effect
开发了一个三维Monte Carlo Ly-alpha辐射转移（RT）程序LaRT，用于研究Ly-alpha RT和Wouthuysen-Field（WF）效应。使用该代码，我们计算的多相星际介质（ISM），特别强调在低密度气体的Ly-alpha辐射的线轮廓。我们表明WF效应是在行动：线轮廓的中心部分往往接近普朗克函数的一个小切片的色温等于气体的动力学温度，即使在一个系统的光学厚度低至τ_0 ~100-500。我们还研究了ISM的湍流运动对出射Ly-alpha光谱和色温的影响。湍流运动使出射光谱展宽，但在典型的天体物理环境中，色温不受湍流运动的影响。我们利用两个多相ISM模型，适合太阳附近，计算中性氢的21厘米自旋温度，包括激发通过Ly-alpha共振散射。第一个ISM模型是一个简单的clussians模型，而第二个是一个自洽的磁流体力学模拟模型，使用TIGRESS框架。来自H II区域和碰撞冷却气体的Ly-alpha光子被考虑在内。我们发现，Ly-alpha辐射场是，在一般情况下，可能是强大到足以使21厘米的温暖中性介质的自旋温度接近的动力学温度。在我们的ISM模型中，Ly-alpha的逃逸分数估计为~7- 20%。
2020-07-03 astro-ph.GA
Multiphase Neutral Interstellar Medium: Analyzing Simulation with H I 21cm Observational Data Analysis Techniques
本研究通过3D磁流体模拟生成H I 21cm光谱，评估了亮温度-光学深度相关性与高斯分解等推断星际介质性质的技术，发现观测中热不稳定气体过多的现象并非分析伪影，揭示了观测与模拟之间的张力。
2023-11-23 astro-ph.GA
The structure and composition of multiphase galactic winds in a Large Magellanic Cloud mass simulated galaxy
我们提出的第一个结果，从高分辨率模拟的重点是银河风驱动的孤立星系与晕质量的$\sim 10^{11}$ M $_{\odot}$（类似于大麦云云）和总气体质量的$\sim 6 \times 10^{8}$ M $_{\odot}$，导致在$\sim 10^{8}$气体细胞在$\sim 4$ M $_{\odot}$质量分辨率。我们采用了一个解决恒星反馈模型与非平衡冷却和加热，包括光电加热和光电离辐射，以及超新星（SNe），耦合到二阶无网格有限质量（MFM）方法的流体力学。这些特征使其成为迄今为止最大的解析ISM星系模型。我们发现平均恒星形成率周围的$0.05$ M $_{\odot}$年$^{-1}$和评估典型的时间平均加载因子的质量（$η_\mathrm{M}$ $\sim$ 1.0，与最近的观测结果吻合良好）和能量（$η_\mathrm{E}$ $\sim$ 0.01）。风的大部分质量是由暖相（$T < 5 \times 10^5$ K）输送的，而在暖相和热相（$T > 5 \times 10^5$ K）中输送的能量量相似。我们发现风的平均张开角为30度，随着中平面以上的高度增加而减小。风的质量负载是减少（平）的温暖（热）阶段作为一个函数的恒星形成表面率密度$Σ_{\rm SFR}$，而能量负载显示相反的趋势与$Σ_{\rm SFR}$，减少的暖风和增加的热风，虽然与非常浅的斜…
2022-12-07 astro-ph.GA
First results from SMAUG: Characterization of Multiphase Galactic Outflows from a Suite of Local Star-Forming Galactic Disk Simulations
恒星形成星系中的大尺度外流现象被观测到是普遍存在的，并且是宇宙学背景下星系演化理论建模的一个关键方面，这是SMAUG（模拟多尺度天体物理学以理解星系）项目的重点。从星系盘喷出的气体，类似于星系内的气体，由密度、温度和其他性质差异很大的多相组成。为了研究多相外流作为紧急现象，我们运行了一套pc分辨率的本地星系盘模拟使用TIGRESS框架。明确的建模的星际介质（ISM），包括恒星形成和自洽辐射加热加上超新星反馈，调节ISM属性和驱动器的流出。我们研究了外流质量、动量、能量和金属负载因子与银盘性质的标度关系，包括恒星形成率（SFR）表面密度（~10^{-4}-1 M_sun/kpc^2/yr）、气体表面密度（~1-100 M_sun/pc^2）和总中面压力（或重量）（~10^3-10^6 k_B cm^{-3} K）。流出气体的主要成分是输送质量的冷气体（T~10^4 K）和输送能量/金属的热气体（T~10^6 K）。在流出发射点（一到两个标度高度）测得的冷质量流出速率是SFR的1-100倍（随着SFR的增加而减小），尽管在大质量星系中，大多数质量会因为流出速度不足而回落。热星系外流携带的质量相当于SFR的10%，以及SN反馈注入的能量的10-20%和金属质量的30-60%。两相的特征出流速度与SFR的比例非常弱，如v_out PDMATHABMM_SFR^{0.1~0.2}，与观测结果…
2020-07-27 astro-ph.GA
Regulation of Star Formation Rates in Multiphase Galactic Disks: Numerical Tests of the Thermal/Dynamical Equilibrium Model
我们使用垂直分辨的数值流体动力学模拟来研究恒星的形成和星系盘中的星际介质（ISM）。我们关注的是弥漫HI占主导地位的外盘区域，气体表面密度Sigma_SFR=3-20 Msun/kpc ^2/yr，恒星加暗物质体积密度rho_sd=0.003-0.5 Msun/pc ^3。恒星的形成发生在非常致密、寒冷、自引力的云中。由超新星事件的动量反馈驱动的湍流破坏了束缚云，并垂直地向上吹。随时间变化的辐射加热（FUV）抵消气体冷却。我们用我们的模拟来测试一个新的理论，自我调节的恒星形成。与这一理论相一致的是，盘演化到一个垂直动力学平衡和热平衡的状态，同时具有暖相和冷相。恒星形成表面密度和中平面热压力的范围为Sigma_SFR ~ 0.0001 - 0.01 Msun/kpc^2/yr，P_th/k_B ~ 100 - 10000 cm^-3 K。与观测结果一致，在整个范围内，湍流速度弥散约为7 km/s，总（有效）压力与热压力之比为P_tot/P_th~4-5。我们发现，Sigma_SFR与Sigma本身并没有很好的相关性，而是与Sigma*（rho_sd）^1/2相关，因为来自恒星和暗物质的垂直引力在外盘中占主导地位。我们还发现，Sigma_SFR与P_tot有很强的、接近线性的相关性，P_tot本身在动态平衡估计P_tot，DE的~13%以内。我们发现Sigma_SFR和湍流和热压力之间…
2011-08-31 astro-ph.GA
Topological models to infer multiphase interstellar medium properties
高红移星系的光谱观测慢慢揭示了星际介质（ISM）的复杂性，正如从附近星系的解析观测中所预期的那样。虽然提供了丰富的诊断，这种高z光谱往往是无法解决的，推断可靠的诊断代表了一个主要的障碍。明亮的，附近的，未解决的星系提供了许多限制设计方法来推断ISM属性，但他们迄今为止已被限制到确定性的方法和/或简单的拓扑假设。多组分ISM模型将足够复杂的物质和相的分布与足够简单的拓扑描述相关联，以便用概率框架进行约束。我们的目标是提供一个灵活的统计框架，是不可知的模型网格，并考虑由其参数值和/或参数的统计分布定义的几个离散组件。在这项研究中，我们提出了一个MULTIGRIS框架，并用它来模拟一套谱线的贫金属矮星系IZw 18的恒星形成区域。我们能够计算出金属丰度、电离光子数、电离氢和中性氢的质量以及尘埃质量和尘埃与气体质量比的精确值。我们发现了相对适量的H $_2$，它主要是CO-暗的，并且由C $^+$而不是C $^0$示踪。然而，超过$90$ %的[CII]发射与中性原子气体有关。我们的模型证实了考虑X射线源的必要性。最后，我们研究了不同能量范围的电离光子的逃逸分数。虽然逃逸分数的主要HII区域位于$50-65$ %左右，我们表明，大多数的软X射线光子能够逃逸，并可能发挥作用的环星系或星系际介质的电离和加热。
2022-07-14 astro-ph.GA astro-ph.IM
Regulation of Star Formation Rates in Multiphase Galactic Disks: a Thermal/Dynamical Equilibrium Model
我们建立了一个盘星系中星系恒星形成率的调节模型Sigma_SFR，其中恒星紫外线对ISM的加热起着关键作用。通过要求同时热和（垂直）动力学平衡的扩散气体，和恒星形成的速度成比例的自引力分量的质量，我们得到的预测为Sigma_SFR的总气体表面密度Sigma和密度的函数的恒星+暗物质，rho_sd。这种关系的物理基础是漫射ISM中的热压力，其与UV加热速率成比例，因此与Sigma_SFR成比例，必须调整以匹配由垂直引力场设置的中平面压力。我们的模型适用于Sigma < 100 Msun/pc^2的区域。在扩散气体占主导地位的低σ_SFR（外星系）区域，理论预测σ_SFR为\propto σ（rho_sd）^1/2。当Sigma_SFR较低时，热平衡压力的降低意味着，与观测结果一致，恒星形成可以延伸（效率下降）到星系的大半径，而不是有一个尖锐的截止。进入我们的模型的主要参数是热压力的比率，总压力在弥漫ISM，弥漫气体的分数是在温暖的阶段，和恒星形成的时间尺度在自引力云;所有这些（原则上）直接观测。在低表面密度下，我们的模型取决于平均中面FUV强度（或漫射气体中的热压）与恒星形成率的比值，我们根据太阳邻域值设置。我们比较我们的结果与最近的观测，显示出良好的协议整体的方位角平均数据在一组螺旋星系。对于大型絮状旋涡星系NGC 7331和NGC 5055，理论和观测之间的对应非常接近。
2010-08-02 astro-ph.CO astro-ph.GA
How Does Metallicity Affect the Gas and Dust Properties of Galaxies?
比较大范围的贫金属星系与正常的富金属星系的ISM特性，揭示了显着的差异。我们发现，低尘埃丰度和活跃的恒星形成相结合，导致一个非常多孔的ISM充满硬光子，加热矮星系中的尘埃整体温度高于其金属丰富的同行。这导致分子云的光解离到更大的深度，留下相对较大的PDR信封和难以检测的CO核心。从详细的建模的低金属ISM，我们发现显着的分数的CO-暗H2 -一个水库的分子气体不跟踪CO，但目前在[CII]和[CI]发射信封。对中性和电离气体诊断以及尘埃SED的自洽分析是揭示星系多相结构的必要途径
2016-03-15 astro-ph.GA
