Radiation feedback in dusty clouds
利用一维辐射流体动力学模拟研究了光电离和辐射压力对尘埃恒星形成云的影响,其中包括尘埃对光子的吸收和再发射。我们发现,在质量为10^5 Msun、半径为17 pc的星云中,当恒星形成效率为2%时,辐射压的影响可以忽略不计。辐射压力的重要性随着恒星形成效率的增加或尘埃与气体质量比的增加而增加。然而,辐射反馈的净效应随着尘埃与气体质量比的增加而变小,因为尘埃颗粒对紫外光子的吸收抑制了光电离,从而抑制了光加热。
2016-12-19 astro-ph.GA
Infrared Radiation Feedback Does Not Regulate Star Cluster Formation
我们提出了3D辐射流体动力学(RHD)模拟恒星团簇形成和演化的大规模,自引力云,其尘埃柱是光学厚红外(IR)光子。我们使用\texttt{VETTAM} -一个最近开发的,新颖的RHD算法,它使用可变爱丁顿张量(VET)关闭-模拟通过云的红外辐射传输。我们还使用现实的温度($T$)依赖的红外不透明度($κ$)在我们的模拟,在这方面的早期作品,其中使用恒定的红外不透明度或简化的幂律($κ\propto T^2$)的改进。我们研究了这些红外光子的辐射压力对云的恒星形成效率(SFE)的影响,以及其驱动尘埃风的潜力。我们发现,红外辐射压力是无法调节恒星的形成或防止吸积到星团,即使是非常高的气体表面密度($Σ> 10^5 M_{\odot} \, \mathrm{pc}^{-2}$),相反,最近的半解析预测和模拟结果,使用简化处理的尘埃不透明度。我们发现,通常采用的简化$κ\propto T^2$或常数$κ$的红外尘埃混浊导致这种差异,因为这些近似高估了辐射力。相比之下,考虑到尘埃的微观物理现实的不透明度,我们发现,对恒星形成的红外辐射压力的影响是非常温和的,即使在显着高的尘埃-气体比($\sim 3$倍太阳),这表明它不太可能是一个重要的反馈机制,在控制恒星形成的ISM。
2022-09-22 astro-ph.GA astro-ph.SR
Suppression of globular cluster formation in metal-poor gas clouds by Lyman-alpha radiation feedback
研究了Ly $α$辐射反馈对球状星团(GC)形成的影响.在这封信中,我们解析地推导了在Ly $α$辐射反馈下球形云中恒星形成效率(SFE)与金属丰度之间的关系。我们的模型表明,随着金属丰度的降低,SFE变小。在贫金属气体云中,Ly $α$光子被长时间捕获,并对气体施加强辐射力,导致恒星形成受到抑制。我们发现,在初始质量为$10^5~{\rm M}_\odot$,半径为5 pc的情况下,只有当金属丰度大于$\sim 10^{-2.5}~Z_{\odot}$时,才能形成束缚星团(SFE $\gtrsim$ 0.5)。我们的模型成功地再现了所观察到的GC金属丰度的下限。因此,我们认为,赖氨酸$α$辐射反馈可以理解GC的形成是必不可少的。
2018-01-31 astro-ph.GA
Modelling massive-star feedback with Monte Carlo radiation hydrodynamics: photoionization and radiation pressure in a turbulent cloud
我们模拟了一个自引力,湍流云1000 Msol的光电离和辐射压力反馈从34 Msol的恒星。我们使用一个详细的蒙特卡罗辐射转移计划旁边的流体力学计算光电离和热平衡与尘埃颗粒和多个原子物种。使用这些气体温度,尘埃温度和电离分数,我们产生自洽的合成观测线和连续发射。我们发现,所有的材料是分散的(15.5 pc)$^3$网格内160万年或0.74自由落体时间。质量出口的峰值通量为$2 \times 10^{-3}$ Msol/yr,显示出有效的气体扩散。没有辐射压力的模型在电离突破方面有轻微的延迟,但总体上其影响可以忽略不计。85%的体积和40%的质量被电离-致密的细丝抵抗电离,并被扫成球形核心,其支柱径向指向电离恒星。我们使用20 cm处的自由-自由发射来估计电离光子的产生率。这几乎总是被低估了:在早期阶段被低估了几倍,然后随着质量离开体积而被低估了几个数量级。我们还测试了在450和850微米的尘埃连续表面亮度的比率,以探测尘埃温度。这低估了实际温度的一个以上的系数2在低柱密度或高视线温度分散的地区; HII区腔体特别容易出现这种差异。然而,探头在诸如灯丝的密集位置是准确的。
2018-04-19 astro-ph.GA astro-ph.SR
Massive star feedback in clusters: variation of the FUV interstellar radiation field in time and space
利用三维辐射流体力学(RHD)模型研究了34 M $_\odot$恒星在$10^4$ M $_\odot$湍流云中的辐射反馈。我们使用蒙特卡罗辐射转移精确计算光电离平衡和辐射压力,与多个原子物种和硅酸盐尘埃颗粒。我们包括漫射辐射场,灰尘吸收/再发射,和散射。云被有效地分散,75%的质量在430万年(110万年$t_{ff}$)内离开$^3$网格(32.3pc)。这与我们以前发表的$10^3$ M $_\odot$云中160万年(0.74 $t_{ff}$)内的所有质量进行了比较。最多有20%的质量是电离的,而在较低质量的模型中是40%,尽管两者的电离体积分数都是80%,这意味着较高质量的云对反馈更具弹性。总的Jeans不稳定质量线性增加到1500 M $_\odot$,然后在200万年后趋于稳定,对应于15%的核心形成效率。我们还测量了远紫外(FUV)辐射场的时间变化,$G_0$,撞击其他集群成员,第一次考虑到这是如何在动态集群环境中与干预不透明源和恒星运动的变化。在最初的0.5百万年里,许多天体仍然被遮蔽,而大质量恒星被嵌入其中,之后$G_0$以数量级增加。后来的气体运动引起了类似的瞬间下降,并在恢复之前持续了$\sim$ 1百万年。这种高度变化的紫外光场将影响大质量恒星附近原行星盘的光蒸发。
2019-06-13 astro-ph.GA astro-ph.SR
Radiation Feedback, Fragmentation, and the Environmental Dependence of the Initial Mass Function
恒星形成的星际云的碎裂,以及由此产生的恒星初始质量函数(IMF),强烈地受到坍缩气体的温度结构的影响。由于来自嵌入恒星的辐射反馈可以随着坍缩的进行而改变这一点,因此反馈在确定IMF中起着重要作用。然而,辐射加热的影响和重要性很可能在很大程度上取决于坍缩云的表面密度,这决定了它们捕获辐射的有效性和在其中形成的恒星的吸积光度。在本文中,我们报告了一套自适应网格细化辐射流体动力学模拟使用的ORION代码中,我们隔离的柱密度对碎片的影响以下崩溃的云的不同列密度,同时保持质量,初始密度和速度结构,和初始维里比固定。我们发现,辐射并没有显着修改整体恒星形成率或效率,但它抑制越来越多的碎片云表面密度增加,从那些典型的低质量恒星形成地区,如金牛座,通过典型的表面密度的大规模恒星形成云在银河系中,只有在超级星团中发现的条件。在低表面密度的区域,坍缩过程中的碎裂导致小星团的形成,而不是单个的大质量恒星系统,大大减少了质量>~ 10 Msun的恒星星族的比例。我们的模拟对大质量恒星的形成和IMF的普遍性具有重要意义。
2010-02-28 astro-ph.GA astro-ph.SR
AGN Feedback Compared: Jets versus Radiation
活动星系核的反馈通常分为类星体和射电模式,分别由辐射或射电喷流提供动力。两者都是星系演化的基础,特别是在晚型星系中,如宇宙学模拟和观测这些系统中的喷流-ISM相互作用所示。我们比较AGN反馈的辐射和准直喷流通过一套模拟,其中一个中央AGN相互作用的cluerous,分形星系盘。我们测试了$10^{43}$和$10^{46}$ erg/s的活动星系核,考虑垂直或平行于圆盘的喷流。机械射流驱动更强大的外流,表现出更强的质量和动量耦合与稠密的气体,而辐射加热和稀薄的气体更多。辐射喷流和垂直喷流在流出特性和对冷ISM的影响方面非常相似,而倾斜喷流与所有盘状气体的相互作用更有效,消除了$20$ Myr中的致密$20\%$,从而减少了可用于恒星形成的冷气体量。所有的模拟显示小规模的流入$0.01-0.1$ M $_\odot$ /yr,这可以很容易地达到中央超大质量黑洞的邦迪半径(特别是辐射和垂直喷流),这意味着活动星系核在反馈/馈送循环中调制自己的占空比。
2017-12-11 astro-ph.GA
Escape of ionizing radiation from high redshift dwarf galaxies: role of AGN feedback
虽然低质量的恒星形成星系通常被认为是再电离的主要驱动力,但它们对宇宙紫外线背景的实际贡献仍然不确定,主要是因为电离光子的逃逸分数仅受到很差的限制。理论研究表明,有效的超新星反馈是创造电离辐射可以逃逸到星系际介质的路径的必要条件。我们调查的可能性,吸积超大质量黑洞在早期矮星系可能会提供额外的反馈和增强电离辐射泄漏。我们使用一系列高分辨率的宇宙辐射流体动力学模拟,我们隔离不同的反馈源。我们发现超新星反馈阻止了黑洞的增长,从而淬灭了与之相关的反馈。即使在黑洞可以生长的情况下,星际介质的结构也受到超新星反馈的强烈控制。我们的结论是,在矮星系制度,超大质量黑洞似乎并没有发挥重要作用,提高逃逸分数,并在早期的紫外线背景。
2017-12-15 astro-ph.CO astro-ph.GA
Impact of radiation feedback on the assembly of star clusters in galactic context
大质量星团在各种星系光度和类型中被观测到,并被认为是在稠密的富含气体的环境中形成的。利用秒差距分辨率的流体动力学模拟一个孤立的富含气体的低质量星系,我们在这里讨论的非线性效应的恒星反馈的性质的星团的核心集群的祖细胞为重点。我们的模拟显示了两类星团:一类是反馈排出与其形成地点相关的气体残留物的星团,另一类是在一个更密集的环境中,反馈无法完全清除气体的星团。我们证实,辐射反馈(光电离和辐射压力)在破坏致密气体结构,改变或淬灭随后的团簇形成方面起着比II型超新星更重要的作用。它还通过增加气体成分的内能到辐射压力克服团簇重力的程度来干扰团簇质量的增长。我们讨论了这些影响可能取决于当地的星际介质的属性,也对亚网格配方的细节,这可能会影响可用的集群气体水库,潜在的核集群祖先的演变,和整体星系形态。
2018-04-03 astro-ph.GA
Winds and radiation in unison: a new semi-analytic feedback model for cloud dissolution
星团与星际介质(ISM)以各种方式相互作用,最重要的是破坏分子恒星形成云,导致星系尺度上恒星形成的效率低下。在云的尺度上,电离辐射创造了\hii区域,而恒星风和超新星则将ISM驱动成薄壳。这些壳层在风、辐射压和超新星爆炸的共同作用下加速,在重力作用下减速。由于辐射和机械反馈是高度相互关联的,因此必须以自洽和组合的方式考虑它们,包括辐射和物质的耦合。本文提出了一个新的孤立大质量云的半解析一维反馈模型($\geq 10^5\,M_{\odot}$),用于同时计算球壳动力学和球壳结构。它使我们能够扫描大范围的物理参数(气体密度,恒星形成效率,金属丰度),并估计逃逸分数的电离辐射$f_{\rm{esc,i}}$,最低恒星形成效率$ε_{\rm{min}}$需要驱动外流,并为不被破坏的反馈云的时间流逝的时间尺度。我们的研究结果表明,没有简单的答案是什么主导云动力学的问题,每个反馈过程显着影响其他的效率。我们发现,出生云密度的变化可以很容易地解释致密星团和弥散疏散星团之间的差异。我们还预测,作为反馈的结果,一个$4-6$百万年的年龄差异的大规模集群与多代。
2017-07-24 astro-ph.GA
Modeling UV Radiation Feedback from Massive Stars: II. Dispersal of Star-Forming Giant Molecular Clouds by Photoionization and Radiation Pressure
来自年轻大质量恒星的紫外辐射反馈通过光蒸发和喷射周围的气体在巨分子云的演化中起着关键作用。我们进行了一套辐射流体动力学模拟的星团形成的边缘约束,湍流GMC,专注于调节净恒星形成效率(SFE)和云寿命的光电离和辐射压力的影响。我们发现,净SFE主要取决于初始气体的表面密度,$Σ_0$,使SFE从4%增加到51%,$Σ_0$从$13\,M_{\odot}\,{\rm pc}^{-2}$增加到$1300\,M_{\odot}\,{\rm pc}^{-2}$。辐射反馈开始后,在$2$ - $10\,{\rm Myr}$内或在$0.6$ - $4.1$自由落体时间内(随$Σ_0$增加)发生云破坏。光蒸发在大质量低表面密度云的质量损失中占主导地位,但由于大多数光子在电离边界的斯特伦格伦体积中被吸收,因此光蒸发气体分数与SFE的平方根成正比。测量的动量注入由于热和辐射压力的力量是成比例的$Σ_0^{-0.74}$,和中性的喷射大大有助于低质量和/或高表面密度云的破坏。我们提出了半解析模型介导的光蒸发和动态质量喷射的云扩散,并表明,预测的净SFE和质量损失效率是一致的,我们的数值模拟的结果。
2018-04-12 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
Numerical Simulations of Turbulent Molecular Clouds Regulated by Radiation Feedback Forces II: Radiation-Gas Interactions and Outflows
来自年轻大质量恒星的辐射压力所产生的动量沉积,可能有助于破坏分子云,并通过驱动大规模外流来解开星团。我们扩展了我们以前的数值辐射流体动力学研究湍流,恒星形成的云,分析非电离紫外辐射和云材料之间的详细相互作用。我们的模拟跟踪气体和恒星粒子的演化,通过自引力坍缩,恒星形成和云破坏通过辐射驱动的外流。这些模型是理想化的,因为我们只包括辐射反馈,并采用等温状态方程。湍流产生了一个由密集的细丝和大洞组成的结构,辐射通过这些结构逃逸,因此只有约50%的辐射(累积)在恒星形成结束时被吸收。由中心簇所看到的按质量计的气体的表面密度分布大致为对数正态分布,其中sigma_ln(Sigma)= 1.3-1.7,类似于外部投影的表面密度分布。这允许低表面密度区域被向外驱动到其初始逃逸速度v_esc的近10倍。虽然流出的速度分布被对数正态表面密度分布加宽,但是由于大部分辐射逃逸,动量注入到气体云的总体效率降低。平均出流速度约为从初始云半径逃逸速度的两倍。我们的研究结果也为理解银河系尺度的辐射驱动风,特别是速度和表面密度之间的关系,为个别外流结构,以及由此产生的速度和质量分布所产生的湍流源。
2017-11-17 astro-ph.GA
Galaxies that Shine: radiation-hydrodynamical simulations of disk galaxies
辐射反馈通常是利用亚网格方法在星系的流体动力学模拟中实现的。到目前为止,使用辐射流体动力学(RHD)进行的工作很少,并且对于辐射反馈在星系演化中的重要性没有达成共识。我们提出了RHD模拟孤立的星系盘的不同质量的分辨率为18 pc。除了考虑超新星反馈,我们的模拟是第一个星系尺度的模拟,包括RHD处理的光电离加热和辐射压力,从直接的光学/紫外辐射和多散射,再处理的红外(IR)辐射。光加热使盘平滑和变厚,抑制恒星形成,其程度与超新星反馈(“热转储”)的作用差不多。这些影响随着星系质量的增加而减少,主要是由于阻止了致密云的形成,而不是破坏它们。辐射压力,无论是从直接或红外辐射,影响不大,但红外辐射,我们表明,其影响是有限的,我们无法解决高光学深度的多散射变得重要。虽然人为增加红外光学深度确实减少了恒星的形成,但它是通过平滑气体而不是通过产生更强的外流来实现的。我们的结论是,虽然需要更高分辨率的模拟,并可能也不同的超新星实现,以确认,我们的研究结果表明,辐射反馈是更温和,更有效的比通常假设在次网格处方。
2015-05-27 astro-ph.GA
Population III star formation in the presence of turbulence, magnetic fields and ionizing radiation feedback
本研究利用FLASH开展首个同时纳入湍流、磁场和电离辐射反馈的第三星族恒星形成RMHD模拟,发现磁场比早期电离反馈更能限制原恒星吸积与最大质量。
2025-05-16 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.SR
Effect of dust rotational disruption by radiative torques on radiation pressure feedback from massive protostars
尘埃上的辐射压力被认为在大质量恒星的形成过程中起着至关重要的作用,它通过作用于中心原恒星上的引力坍缩。然而,尘埃的性质在密集地区的大质量原恒星的强烈辐射照射的约束不足。以往的研究通常假设标准的星际尘埃模型来限制吸积形成的大质量恒星的最大质量,这似乎与尘埃演化理论相矛盾。本文利用恒星辐射对尘埃同时产生辐射压力和辐射力矩的事实,研究了辐射力矩(RAT)对尘埃颗粒转动扰动对辐射压力的影响,并探讨了其对大质量恒星形成的意义。在本文中,我们专注于原恒星的信封,并采用球面几何。我们发现,原来的微米大小的大颗粒,大概形成在非常密集的地区,可以迅速被打乱成小颗粒的RAT由于红外辐射从热尘埃壳附近的直接恒星辐射诱导的升华前。由于旋转破坏的尺寸分布的修改,辐射压不透明度可以从原始尘埃模型的预期值减少$\sim 3$的一个因素。然而,要通过球形吸积形成大质量恒星,尘埃与气体的质量比需要像以前发现的那样减少$\sim 5$。
2021-07-05 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
Numerical Simulations of Turbulent, Molecular Clouds Regulated by Radiation Feedback Forces I: Star Formation Rate and Efficiency
来自星团的辐射反馈被认为是决定巨分子云(GMC)中恒星形成速率和效率的关键因素。为了研究辐射力如何影响现实的湍流系统,我们进行了一系列的数值模拟,采用{ \it}辐射流体动力学求解器,考虑的制度,是光学厚的紫外线(UV)和光学薄的红外线(IR)辐射。我们的模型云覆盖初始表面密度之间的$Σ_{\rm cl,0} \sim 10-300~M_{\odot}~{\rm pc^{-2}}$,不同的初始湍流。我们跟随他们通过湍流,自引力崩溃,星团的形成,以及恒星辐射的云分散。所有的模型都显示了气体表面密度$Σ$的对数正态分布;对于初始维里参数$α_{\rm vir,0} = 2$,对数正态标准差为$σ_{\rm ln Σ} = 1-1.5$和恒星形成速率系数$\varepsilon_{\rm ff,\barρ} = 0.3-0.5$,这两个参数对湍流敏感,但对辐射反馈不敏感。净恒星形成效率$\varepsilon_\mathrm{final}$随着$Σ_{\rm cl,0}$的增加而增加,随着$α_{\rm vir,0}$的减少而减少。我们通过一个简单的概念框架来解释这些结果,即稳定的恒星形成增加了辐射力,从而使局部气体补丁在连续更高的$Σ$变得不受约束。基于这种形式(固定$σ_{\rm ln Σ}$),我们提供了一个解析上界的$\varepsilon_\mathrm{final}$,这是很…
2016-08-16 astro-ph.GA
Inefficient star formation: The combined effects of magnetic fields and radiative feedback
利用自引力辐射磁流体动力学方法研究了磁场和辐射反馈对恒星形成过程的影响。我们提出的结果从一系列的计算50太阳质量的分子云的崩溃与各种磁场强度和有和没有辐射转移。我们发现磁场和辐射对恒星的形成都有巨大的影响,尽管这两种影响在很多方面是互补的。磁场主要在大尺度上为低密度气体提供支持,而辐射被发现通过增加原恒星附近高密度物质的温度来强烈抑制小尺度的碎片化。在强磁场和辐射反馈的情况下,最终的结果是一个低效的恒星形成过程,每个自由落体时间的恒星形成率约<10%,接近观测到的速率,尽管我们只能遵循恒星形成开始后约1/3自由落体时间的计算。
2009-05-20 astro-ph.GA astro-ph.SR
Radiation Feedback in ULIRGS: Are Photons Movers and Shakers?
我们使用我们的变量爱丁顿张量(VET)辐射流体动力学代码进行二维模拟,研究辐射力对尘埃和气体组成的大气的影响。我们的设置与Krumholz和Thompson的设置非常接近,假设尘埃和气体是良好耦合的,并且辐射场的特征是温度>~ 80 K的黑体,就像在超亮红外星系中可能发现的那样。与以前的工作相一致,我们发现瑞利-泰勒不稳定性在辐射支持的大气中发展,导致不均匀性,限制辐射和尘埃气体之间的动量交换,并最终提供辐射和引力的接近平衡。然而,气体的速度和空间分布的演变显着不同,从以前的工作,其中使用了不太准确的限流扩散(FLD)方法。我们的VET模拟显示了气体的连续净加速,在模拟结束时没有达到稳态。相比之下,FLD结果显示气体的净加速度很小,并且进入具有低速分散的准稳定湍流状态。这些差异主要是由于FLD无法正确模拟结构周围的辐射场变化,这些结构的光深度小于几个。我们的结论是,辐射反馈仍然是一个可行的机制,驱动高马赫数湍流。我们讨论了对观测系统和反馈的全球数值模拟的影响,但需要更现实的设置来做出强有力的观测预测并评估发射辐射外流的前景。
2014-03-07 astro-ph.CO astro-ph.GA
Radiation-MagnetoHydrodynamics simulations of cosmic ray feedback in disc galaxies
宇宙射线(CR)被认为在星系演化中起着重要作用。我们研究他们的效果时,耦合到其他重要的反馈源,即超新星和恒星辐射,包括CR各向异性扩散和辐射损失,但忽略CR流。使用RAMSES-RT程序,我们进行了第一次辐射磁流体动力学模拟孤立盘星系和没有CR。我们用最大分辨率为$9 \,\rm pc$的$10^{10}$、$10^{11}$和$10^{12}\, \rm M_{\odot}$暗物质晕研究了嵌入其中的星系。我们发现,CRs减少恒星形成率在我们的两个矮星系的一个因素2,随着星系质量的增加,效率降低。它们显著增加了我们所有星系的外流质量负载因子,并使外流更冷。我们研究CR扩散系数的影响,探索从$κ= 10^{27}$到$\rm 3\times 10^{29}\, cm^2\, s^{-1}$的值。在较低的$κ$下,CR在小尺度上保持较长时间的限制,因此在抑制恒星形成方面是有效的,而较高的扩散系数降低了对恒星形成的影响,并增加了冷外流的产生。最后,我们比较CR反馈校准的“强”超新星反馈模型,已知足以调节恒星形成高红移宇宙学模拟。我们发现,CR反馈是不够强,以取代这种强大的超新星反馈。由于它们倾向于平滑ISM并用密度更大的气体填充它,CR也降低了莱曼连续体光子从星系中的逃逸分数。
2022-05-26 astro-ph.GA
Numerical Simulations of Turbulent Molecular Clouds Regulated by Reprocessed Radiation Feedback from Nascent Super Star Clusters
巨分子云中年轻星团的辐射反馈被认为对控制恒星的形成具有重要意义。对于质量最大、密度最大的云,包括那些诞生超级星团的云,来自再处理辐射对尘埃颗粒施加的压力可能会将云质量的很大一部分分散回星际介质(ISM)。使用我们的辐射流体动力学(RHD)代码,ESTA,我们进行了一系列的数值模拟来测试这个想法。我们的模型遵循自引力的演变,强烈的湍流云,其中崩溃的区域被取代的辐射汇粒子代表星团。我们评估的恒星形成效率(SFE)的大小和质量的云和$κ$,红外(IR)辐射的气体的不透明度的依赖性。我们发现,一个最重要的参数决定的演变结果是$κ$,与$κ\gtrsim 15 \text{ cm}^2 \text{ g}^{-1}$需要扰乱云。对于$κ= 20-40 \text{ cm}^2 \text{ g}^{-1}$,得到的SFE=50-70%与某些SSC形成云的经验估计相似。GMC中断所需的不透明度可能只适用于富含灰尘的环境。我们发现,通过等于云的平均红外光学厚度的“捕获因子”来提高直接辐射力$L/c$的次网格模型方法可以高估$\sim 4-5$的因子的真实辐射力。我们的结论是,从再处理的红外辐射单独的反馈是不太可能显着减少GMC内的恒星形成,除非他们的尘埃丰度或集群的光质比增强。
2015-07-23 astro-ph.GA
The Role of Stellar Feedback in the Chemical Evolution of a Low Mass Dwarf Galaxy
我们研究了多通道恒星反馈模型的各个方面如何驱动一个低质量的,孤立的矮星系的化学动力学演化,使用一套高分辨率的模拟。我们的模型如下随机抽样的初始质量函数的单个恒星粒子,考虑独立的反馈:超新星;恒星辐射引起的光电加热的尘埃颗粒,电离和相关的加热,莱曼-沃纳(LW)的H $_2$的解离,辐射压力;风从大规模的主序星(忽略其能量输入)和渐近巨星分支(AGB)的明星。辐射转移是通过射线追踪来完成的。我们认为这些过程中的每一个调节恒星形成率,全球性的属性,多相星际介质(ISM),和银河风的驱动的影响。我们遵循不同的核合成富集通道(AGB风,大质量恒星风,核心塌陷和Ia型超新星)的个别金属物种,并特别注意这些反馈过程如何调节ISM中的金属混合,流出的金属含量,以及我们银河系中的恒星丰度模式。我们发现,-对于一个低金属丰度,低质量矮星系-恒星辐射,特别是电离辐射和LW辐射,是恒星反馈的重要来源,其影响占主导地位的光电加热和HI辐射压力。然而,反馈是非线性耦合的,每个过程的包含或排除都会产生不可忽略的影响。我们发现强烈的变化与:恒星形成的历史;金属,质量和能量的喷射分数;和气体和恒星中不同核合成源的元素分布。
2020-07-07 astro-ph.GA
Magnetic fields limit the mass of Population III stars even before the onset of protostellar radiation feedback
本研究通过POPSICLE项目首次执行第三星族恒星形成的辐射磁流体动力学模拟,发现磁场在辐射反馈开始前即通过抵抗重力抑制质量传输,将最大恒星质量限制在约100太阳质量,为构建其完整质量函数奠定基础。
2025-04-30 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.SR
Stellar Radiation is Critical for Regulating Star Formation and Driving Outflows in Low Mass Dwarf Galaxies
有效的恒星反馈被用于星系形成的模型中,以驱动真实的星系演化。模型通常包括来自超新星的能量注入作为恒星反馈的主要形式,通常以某种形式的亚网格配方。然而,最近有人建议,前SN反馈(恒星风或辐射)是必要的星系演化的高分辨率模拟,以适当地调节恒星的形成和星际介质(ISM)的属性。遵循这些过程在计算上是具有挑战性的,因此许多处方近似地模拟这种反馈,解释新形成的恒星周围致密气体云的局部破坏,而不是完整的辐射转移计算。在这项工作中,我们研究高分辨率模拟(1.8 pc)的孤立矮星系详细的恒星反馈跟踪逐星的基础上。通过跟踪恒星电离辐射的自适应射线跟踪辐射转移方法,我们测试它在调节恒星形成和驱动该星系的外流的重要性。我们发现,包括电离辐射降低了恒星形成率(SFR)超过5倍,是必要的,以产生超新星驱动显着外流所需的ISM条件。我们发现,辐射反馈的局部近似足以在短时间尺度上调节SFR,但不允许显著的外流。短距离和长距离辐射效应在驱动我们的低金属量、低质量矮星系的演化中都很重要。将这些结果推广到更大质量的星系将是未来研究的一个有价值的途径。
2018-09-19 astro-ph.GA
Resolution Requirements and Resolution Problems in Simulations of Radiative Feedback in Dusty Gas
近年来,一些作者引入了模拟辐射压力反馈对星际和星系间气体流动影响的方法,并假设恒星辐射输出所施加的力是一种重要的反馈机制,能够阻止吸积,从而调节恒星的形成。然而,数值模拟得出了广泛不同的结论,这种反馈的有效性。在本文中,我表明,在文献中的分歧是一个结果,未能遵守一个重要的分辨率标准:辐射反馈是否能够扭转吸积流的规模确定可比的尘埃破坏半径,这是$\lesssim 1000$ AU即使是最明亮的恒星源。无法解决这个尺度的模拟可能会产生非物理的结果,在许多情况下会导致对辐射反馈有效性的严重高估。大多数已发表的分子云和星系尺度上的辐射反馈模拟都不能满足这个条件。我展示了如何通过引入一个新的亚网格模型,明确占未解决的尺度上的动量平衡,可以安全地模拟尘埃吸积流,即使在低分辨率的问题可以绕过。
2018-08-01 astro-ph.GA astro-ph.IM
Population III star formation in an X-ray background: IV. On-the-fly calculation of radiation backgrounds and their impact on the intergalactic medium
Yonsei University(延世大学);University of Maryland(马里兰大学)
本文通过宇宙放大模拟研究X射线源对III型星形成的影响,探讨了辐射背景对星际介质的加热和电离作用,以及其对分子氢和III型星形成的影响。
2026-06-05 astro-ph.GA astro-ph.SR
The Role of Outflows, Radiation Pressure, and Magnetic Fields in Massive Star Formation
以辐射压力和磁驱动准直外流形式存在的恒星反馈可能会限制恒星所能达到的最大质量,并影响大质量恒星前核心的恒星形成效率。在这里,我们提出了一系列的3D自适应网格细化辐射磁流体动力学模拟的崩溃最初动荡,大规模的前星核。我们的模拟包括直接恒星和尘埃再处理辐射场的辐射反馈,以及来自吸积恒星的准直流出反馈。我们发现,原恒星流出的冲孔沿恒星的极性方向的尘埃拱星气体,从而增加了光学薄区域的大小,通过辐射可以逃脱。由于湍流吸积流导致恒星自转轴改变,外流的进动进一步扩大了外流,并导致更多的物质被夹带。另外,夹带材料中存在磁场导致更宽的夹带流出物逸出芯。我们比较了注入和夹带的流出特性,发现夹带的流出质量是$\sim$ 3的一个因素大于注入的质量和包含在夹带材料的动量和能量的$\sim$ 25%和$\sim$ 5%的注入的动量和能量,分别。因此,我们发现,当一个包括流出和辐射压力,前者是一个更有效和重要的反馈机制,即使是大质量的恒星具有显着的辐射输出。
2020-06-08 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
Radiation pressure powers quasar broad absorption line winds but fails to drive galaxy feedback
Canadian Institute for Theoretical Astrophysics, University of Toronto(多伦多大学理论天体物理研究所);David A. Dunlap Department of Astronomy and Astrophysics, University of Toronto(多伦多大学戴维·A·邓普尔天文与天体物理系);Department of Astronomy and Astrophysics, University of California Santa Cruz(加州大学圣克鲁斯分校天文与天体物理系);Dunlap Institute for Astronomy and Astrophysics, University of Toronto(多伦多大学邓普尔天文与天体物理研究所)
本研究通过分析8万余个宽吸收线槽,发现辐射压驱动类星体风,但其动能光度仅为有效反馈所需水平的1/50,不足以抑制恒星形成,挑战了现有星系形成模型。
2026-10-07 astro-ph.GA
Rapid Black Hole Growth under Anisotropic Radiation Feedback
高红移(z > 6)超大质量黑洞(BH)的发现可能表明快速(或超爱丁顿)气体吸积有助于它们的快速增长。在这里,我们研究了这种快速吸积的原始气体的中等质量(10^2 - 10^5 M_sun)BH下各向异性辐射反馈。我们进行二维辐射流体动力学模拟,解决整个邦迪半径的流动结构,从远处的邦迪半径下降到一个中心部分,这是大于一个环BH吸积盘。在考虑自遮蔽效应的情况下,建立了解析模型。我们发现,流进入一个稳定的状态,其中的流动结构由两个不同的部分组成:(1)双极电离流出区域,在那里的气体被热气体压力和超爱丁顿辐射压力向外推,和(2)赤道中性流入区域,在那里的气体下降到中央BH不受辐射反馈的影响。由此产生的吸积率是远远高于在各向同性辐射的情况下,远远超过爱丁顿限制的速度达到一个值略低于邦迪之一。赤道流入区的张角由中心辐射的光度和方向依赖性决定。我们发现,光蒸发从其表面设置的临界开角约为10度以下的吸积到BH淬火。我们认为,阴影效应甚至允许恒星残骸黑洞迅速成长到足以成为高红移超大质量黑洞。
2018-09-21 astro-ph.CO astro-ph.GA
Lyman-alpha Pressure Strongly Enhances Pre-Supernova Feedback at Cosmic Dawn: The First Multi-Dimensional Lyman-alpha Radiation Hydrodynamics Simulations
Stockholm University(斯德哥尔摩大学);The University of Texas at Dallas(达拉斯德州大学);Scuola Normale Superiore(比萨高等师范学院)
通过首次二维莱曼-α辐射流体动力学模拟,发现莱曼-α辐射压力反馈在金属贫乏的稠密云中主导其他恒星反馈,产生约2-16倍L_bol/c的辐射力和10-60的力倍增因子。
2026-06-01 astro-ph.CO astro-ph.GA
The Effect of Radiation and Supernovae Feedback on LyC Escape in Local Star-forming Galaxies
本研究通过建模 LzLCS 29个星系的 Mg II 线并结合多相风与 SED 拟合,揭示强 LyC 泄漏由辐射反馈主导,而超新星反馈星系泄漏较弱。
2024-09-08 astro-ph.GA
Revisiting the "forbidden" region: AGN radiative feedback with radiation trapping
由尘埃辐射压力驱动的活动星系核反馈是吸积黑洞与周围环境有效耦合的重要机制。最近的观测证实,X射线选择的活动星系核样品尊重有效爱丁顿限制尘埃气体的平面所定义的观察到的柱密度与爱丁顿比,所谓的$N_{\rm H} - λ$平面。在这个平面上出现了一个“禁区”,由于辐射压力对尘埃的作用,使云不能长期存在。在这里,我们计算的有效爱丁顿限制,明确考虑到捕获的再处理辐射(这在以前的作品中被忽略),并调查其对$N_{\rm H} - λ$平面的影响。我们表明,包括辐射捕获导致增强的禁带,这样,即使康普顿厚的材料可以潜在地被亚爱丁顿光度破坏。我们比较我们的模型结果与最完整的样本本地活动星系核与测量的X射线特性,并找到很好的协议。考虑到吸积盘的各向异性发射,我们还期望沿极轴的尘埃外流的发展,这可能自然地解释了最近在几个活动星系核中检测到的中红外观测的极地尘埃发射。因此,辐射反馈似乎是调节活动星系核的遮蔽特性的关键机制,我们讨论了其物理意义的背景下,共同进化的情况下。
2018-06-21 astro-ph.GA astro-ph.HE
Spatially-resolved UV diagnostics of AGN feedback: radiation pressure dominates in a prototypical quasar-driven superwind
在星系演化模型中,由活动星系核(AGN)驱动的星系尺度风经常被用来抑制恒星的形成,但驱动这些外流的机制一直存在激烈的争论。活动星系核的两个关键反馈模型是(1)辐射压力加速冷气体和(2)携带ISM的热外流风。高度电离的发射线诊断代表了区分这些情况的一种强有力的手段,因为它们对热风对ISM云的预期压缩很敏感。在这里,我们报告的第一个空间分辨紫外发射光谱的原型(无线电安静)类星体驱动的超风周围的模糊类星体SDSSJ 1356 +1026在z=0.123。我们观察到的OVI/CIV,NV/CIV和CIV/HeII的比率是非常相似的流出气体云<100 pc和~10 kpc的核。活动星系核辐射压占主导地位的动力学的云,预计这种相似性。将观测到的线辐射与辐射压和/或热风平衡的云模型进行比较,我们排除了动力学上重要的热风的存在,并将热气体压力与辐射压之比限制在P_hot/P_rad<0.25,在<100 pc和~10 kpc处都是如此。此外,最适合观测到的紫外线比的辐射压约束云模型的预测与观测到的漫射X射线光谱是一致的。这些结果表明,这个活动星系核超级风是由辐射压力驱动的,或者是由一股热风驱动的,尽管活动星系核正在进行活动,但热风已经消散。
2020-02-06 astro-ph.GA
Stunted accretion growth of black holes by combined effect of the flow angular momentum and radiation feedback
吸积到种子黑洞(BH)上被认为在高红移(z>6)观测到的超大质量黑洞的形成中起着至关重要的作用。在这里,我们调查的气体角动量和辐射反馈的吸积流的综合效果,通过执行二维轴对称辐射流体动力学模拟,同时解决整个邦迪半径和吸积盘的外部的流动结构。具有有限角动量的吸积气体在Bondi半径内形成旋转支撑的盘,其中由于假定的α型粘度,吸积通过角动量输运进行。我们发现,辐射和角动量的相互作用显着抑制吸积,即使在赤道阴影区的辐射反馈减弱。吸积速率是O(alpha)\sim O(0.01-0.1)乘以Bondi值,其中alpha是粘度参数。通过发展一个分析模型,我们表明,这样一个巨大的减少吸积率持续,除非角动量是如此之小,相应的离心半径是\lesssim 0.04倍的邦迪半径。我们认为,考虑到本文提出的角动量势垒,黑洞很难通过快速质量吸积快速增长。
2018-09-21 astro-ph.CO astro-ph.GA
Efficacy of early stellar feedback in low gas surface density environments
我们提出了一套高分辨率的辐射流体动力学模拟的一个小补丁($1 \ {\rm kpc}^2$)的星际介质(ISM)与Arepo-RT进行,目的是量化的各种反馈过程,如超新星爆炸(SNe),光加热和辐射压力在低气体表面密度星系($Σ_{\rm gas} \simeq 10 \ {\rm M}_\odot \ {\rm pc}^{-2}$)的功效。我们表明,辐射场降低恒星形成率,因此形成的总恒星质量的一个因素的$\sim 2$。这增加了气体耗尽的时间尺度,使模拟的肯尼卡特-施密特关系更接近观测估计。与SNe耦合的辐射反馈在驱动外流方面更有效,质量和能量负载增加了$\sim 10$的因子。这种增加主要是由中密度($10^{-2} \leq n< 1 \ {\rm cm}^{-3}$)、温热($300 \ {\rm K}\leq T<8000 \ {\rm K}$)材料的额外夹带所驱动的。因此,包括辐射场倾向于发射更冷、更密集和更高质量和能量负载的流出物。这是因为新形成的恒星周围的高密度气体的光加热使该区域过度加压,导致其膨胀。这将使SNe爆炸时的环境密度降低了一个$10-100$的系数,这反过来又使它们的动量输出增加了一个$\sim 1.5-2.5$的系数。最后,我们注意到,在这些低气体表面密度的环境中,辐射场主要影响ISM通过光加热和辐射压力在调节恒星形成的作用很小。
2018-12-04 astro-ph.GA
Modeling UV Radiation Feedback from Massive Stars: III. Escape of Radiation from Star-forming Giant Molecular Clouds
利用一套湍流云中恒星团簇形成的辐射流体动力学模拟,我们研究了电离(莱曼连续)和非电离(FUV)辐射的逃逸分数为广泛的云质量和大小。逃逸分数增加H II区域的发展,并在几个动力学时间内达到统一。在第一次超新星爆发前的累积逃逸分数在0.05-0.58之间;这在初始云表面密度较高时较低,而在质量较小和较致密的云中由于快速破坏而较高。一旦H II区域脱离了它们的局部环境,电离和非电离光子都会通过完全电离的低密度视线从云层中逃逸。因此,尘埃在后期成为电离辐射的主要吸收体,非电离辐射的逃逸分数仅略大于电离辐射的逃逸分数。逃逸分数主要由大尺度云的光学深度分布的平均值$\langle τ\rangle$和宽度$σ$决定,对于较小的$\langle τ\rangle$和/或较大的$σ$,逃逸分数增加。由于湍流引起的非零$σ$,逃逸分数超过原始估计值$e^{-\langle τ\rangle}$(有时超过三个数量级)。我们提出了两种简单的方法来估计,在$\sim20\%$,逃逸分数的非电离辐射使用观测到的尘埃光学厚度在云投影在天空的平面。我们讨论了我们的观测结果的影响,包括推断在个别分子云的恒星形成率,并占银河系尺度上的扩散电离气体。
2019-08-20 astro-ph.GA
Radiative AGN feedback on a moving mesh: the impact of the galactic disc and dust physics on outflow properties
来自吸积超大质量黑洞的反馈,即活动星系核(AGN),现在是星系形成模型的基石。在这项工作中,我们提出了辐射AGN反馈的辐射流体动力学模拟使用新的Arepo-RT。一个中央黑洞发出辐射在一个恒定的光度和驱动器通过辐射压力尘埃颗粒外流。利用一个孤立的NFW晕,我们验证我们的设置在单散射和多散射制度,与模拟的冲击波阵面传播与预期的分析结果非常吻合。对于一个球对称的NFW晕,辐射反馈产生的模拟流出特性的检查表明,他们是低于通常观察到在一个固定的活动星系核光度,无论辐射的准直。然后,我们探讨了一个中心盘星系和假设的尘埃模型上的外流属性的影响。在星系形成过程中光环的收缩和模拟尘埃颗粒的产生导致光环的光学深度增加了$100$倍。然后,辐射能够更有效地将动量耦合到气体,驱动更强的激波并产生质量加载的$\sim10^{3}\,\mathrm{M}_{\odot}\,\mathrm{yr}^{-1}$流出,速度为$\sim2000\,\mathrm{km}\,\mathrm{s}^{-1}$,与观测结果一致。然而,包括灰尘破坏机制,如热溅射,导致流出物内的灰尘颗粒的快速破坏,降低其性能低于通常观察到的值。我们的结论是,辐射AGN反馈可以驱动外流,但需要一个彻底的数值和物理处理,以评估其真正的影响。
2018-12-04 astro-ph.GA
Modeling UV Radiation Feedback from Massive Stars: I. Implementation of Adaptive Ray Tracing Method and Tests
我们提出了一个自适应射线跟踪(ART)模块的雅典娜流体动力学代码,准确,有效地处理涉及多个点源的三维笛卡尔网格上的辐射转移的实现。我们采用了最近提出的并行算法,使用非阻塞,异步MPI通信,以加快整个计算域的光线运输。我们通过几个标准的测试问题,包括辐射在真空中的传播和各种类型的HII区域的扩展来验证我们的实现。此外,缩放测试表明,每个源的完整射线跟踪的成本仍然相当于高达$\sim 10^3$处理器上的流体动力学更新。为了证明我们的ART实现的应用程序,我们进行了一个模拟的星团团簇形成的边缘绑定,湍流云,发现它的恒星形成效率是$12\%$时,辐射压力和紫外线辐射的光电离处理。我们直接比较的辐射力计算的ART计划与M1封闭关系。虽然ART和M1方案在大尺度上产生类似的结果,但后者无法精确地解决单个点源附近的辐射场。
2017-11-16 astro-ph.GA astro-ph.IM
Cosmic Feedback from AGN
星系中心的大质量黑洞的吸积可以通过辐射、风和喷流向周围环境提供能量和动量。由于辐射压力的反馈可以将黑洞的质量锁定在M-sigma关系上,并塑造星系的最终恒星凸起。由于喷流动能的反馈可以通过加热气体来防止大质量星系大大增加它们的恒星质量,否则这些气体会通过辐射冷却。宇宙反馈所涉及的机制进行了讨论和说明与观察。
2009-12-04 astro-ph.CO astro-ph.GA
Stellar Feedback Effects on the Mass Distribution of Clouds and Cloud Complexes
Barnard College(巴纳德学院);American Museum of Natural History(美国自然历史博物馆)
研究发现恒星反馈对云和星团质量分布的影响不同,电离辐射导致高密度云质量分布更重,而引力决定了云质量函数的形状。
2025-11-23 astro-ph.GA
Dwarf Galaxies with Ionizing Radiation Feedback. II: Spatially-resolved Star Formation Relation
我们调查的空间分辨的恒星形成关系,使用一个全面的高分辨率(3.8 pc)模拟中形成的星系盘。我们的新实现的恒星反馈包括电离辐射以及超新星爆炸,我们处理电离辐射的解决辐射转移方程,而不是由一个亚网格模型。恒星辐射产生的光加热使气体稳定,防止金斯碎裂,降低恒星形成率。由于我们自洽地计算出电离气体的位置,我们能够对恒星形成示踪物进行空间分辨的模拟观测,如H-α发射。我们还可以观察到恒星反馈如何在电离气体和分子气体之间的相关性中表现出来。将我们的技术应用于2.3e11 Msun的星系晕中的圆盘,我们发现恒星形成率密度(由模拟H-α发射估计)和分子氢密度之间的相关性显示出很大的分散性,特别是在<~75 pc的高分辨率下,这些分辨率与巨分子云(GMC)的大小相当。这是因为GMC大小的孔径只捕捉GMC演化的特定阶段,并且因为H-α追踪恒星形成区域周围的热气体,并从分子氢峰本身取代。通过研究星团周围不断变化的环境,我们推测,传统的肯尼库特-施密特型恒星形成定律在小尺度上的崩溃进一步得益于恒星从其出生地漂移的组合,以及通过恒星反馈分散的分子云。
2018-03-09 astro-ph.CO astro-ph.GA
First Investigation of the Combined Impact of Ionizing Radiation and Momentum Winds from a Massive Star on a Self-Gravitating Core
大质量恒星通过发射电离光子和通过恒星风喷射物质来塑造周围的ISM。为了研究大质量恒星风的动量对周围中性或电离物质的影响,我们在光滑粒子流体动力学(SPH)代码SEREN中实现了一个新的基于HEALPix-based动量守恒风计划。一项关于类O7.5恒星反馈对自引力球的影响的定性研究表明,从风到周围冷气体的动量转移本身就具有压缩和分散效应。它主要影响低密度和中等密度的气体。当与恒星源的电离紫外线辐射相结合时,我们发现动量驱动的风对气体几乎没有直接影响。我们的结论是,在一个大质量恒星的主序,紫外电离辐射是主要的反馈机制塑造和压缩的冷气体。总的来说,风对致密气体动力学和恒星形成的触发的影响是非常温和的。在仅电离模拟和组合反馈模拟中形成的结构非常相似。然而,在组合反馈的情况下,不同的SPH粒子最终被压缩。这表明,气体混合的微观物理不同之间的两个反馈模拟,风可以有助于本地重新分配和重新洗牌的气体。
2014-12-12 astro-ph.GA
AGN feedback: galactic-scale outflows driven by radiation pressure on dust
星系规模的外流,被认为是连接中央黑洞和它的宿主星系的纽带,现在开始被观察到。然而,驱动所观察到的外流的机制的物理起源,无论是由于能量驱动还是辐射驱动,仍然存在争议;在某些情况下,尚不清楚中央源是活动星系核(AGN)还是核星暴。在这里,我们研究的作用,驱动银河系规模的活动星系核外流的尘埃辐射压力,并分析作为一个功能的基本物理参数的外流壳的动力学。我们表明,高速外流($\gtrsim$ 1000公里/秒)与大动量通量($\gtrsim 10 L/c$),可以得到,考虑到辐射捕获的影响。特别是,高观测值的动量助推器可以重现,提供的外壳是最初的光学厚的再处理的红外辐射。另外,动量通量的推断测量可能会受到活动星系核变化的严重影响。在这种情况下,观测到千秒差距尺度的强大外流,目前没有或微弱的核活动迹象,可以重新解释为过去活动星系核事件的遗迹。
2015-04-28 astro-ph.GA astro-ph.HE
Gravitational Wave Radiation of Double Degenerates with Extremely low-mass WD companions
双简并系统(DD)被认为是未来天基引力波探测器的重要引力波(GW)源,激光干涉仪空间天线(LISA)。最近,在ELM调查中大量发现了一种具有极低质量WD(ELM WD; $\leq 0.30\; M_\odot$)伴体的DD。它们的轨道周期非常短,因此是激光干涉仪探测的重要来源。此外,由于ELM WDs的包层比大质量WDs(例如CO WDs)厚,因此它们更容易通过电磁(EM)和GW观测的组合来发现。在本文中,我们首先得到的人口ELM WD在DDs考虑详细的演变轨迹,然后分析这些系统的GW辐射。我们发现大约有$6\times10^3$源可以被LISA单独检测到,包括$\sim2\times10^3$啁啾源和$\sim13$($\sim107$),预计LISA和ELM Survey(Gaia)都可以检测到更多的源。
2020-03-05 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
The Velocity Statistics of Turbulent Clouds in the Presence of Gravity, Magnetic fields, Radiation, and Outflow Feedback
分子云内部的湍流、磁场、自引力和恒星反馈的相互作用对于理解恒星的形成至关重要。通过结构函数研究了自重力和外流反馈对湍流速度特性的影响,尺度范围从$\sim$ 0.01 pc到2 pc.我们分析了一系列的三维,磁流体动力学(MHD)模拟恒星团簇形成。我们发现流出反馈可以改变速度波动的尺度,但仍然大致在Kolmogorov和Burgers湍流之间。我们观察到,自引力和原恒星外流增加的速度波动在所有的长度尺度。流出物可将速度波动放大高达$\sim$ 7倍(尺度为$\sim$ 0.01 - 0.2 pc),并将湍流驱动至高达$\sim$ 1 pc的尺度。放大的速度波动提供了更多的支持,以对抗重力,并加强了小尺度的碎裂。自重力的影响在较小的致密团块上更为显著,它将压缩速度分量的分数增加到$\sim$ 0.2 pc的尺度。然而,流出反馈驱动螺线管和压缩模式,但它引起的螺线管模式相对于压缩模式更高的分数。因此,在外流情况下,致密核最终会有稍高比例的螺线管模式。我们发现,在尺度$\sim$ 0.1 - 0.2 pc上,可压缩分数是相当恒定的,约为1/3。增强的速度色散和减少的压缩分数的组合效应有助于降低恒星形成率。
2022-04-22 astro-ph.GA
Star Formation Efficiency and Dispersal of Giant Molecular Clouds with UV Radiation Feedback: Dependence on Gravitational Boundedness and Magnetic Fields
分子云由湍流和磁场支撑,但量化它们对云生命周期和恒星形成效率(SFE)的影响仍然是一个悬而未决的问题。我们进行辐射MHD模拟恒星形成的巨分子云(GMC)与紫外辐射反馈,其中通过射线追踪的紫外辐射的传播耦合到氢的光化学。我们考虑了10个GMC模型,这些模型的初始维里参数($1\leα_{v,0}\le 5$)或无量纲质磁比(0.5-8和$\infty$)不同;初始质量$10^5M_{\odot}$和半径20 pc是固定的。每个模型运行五个不同的初始湍流实现。在大多数模型中,恒星形成的持续时间和分子气体移除的时间尺度(主要是通过光蒸发)是400 - 800万年。强湍流和磁场均降低了最终SFE($ε_*$)和每自由落体时间的时间平均SFE($ε_{ff}$)。中位$ε_*$范围为2.1%至9.5%。$ε_{ff}$的中位数范围在1.0%和8.0%之间,并且与$α_{v,0}$相关,与先前的分析理论和模拟定性一致。然而,时间依赖的$α_{v}(t)$和$ε_{ff,obs}(t)$的基础上的瞬时气体性质和集群光度的正相关,由于快速的演变,使恒星形成理论的观测验证困难。我们的中位$ε_{ff,obs}(t)\approx$ 2%与观察值相似。我们发现,传统的维里参数估计的真正的引力有界性平均在2倍之内,但忽略磁支持和速度各向异性有时会产生很大的偏差。磁次临界GMC不太可能代表大质量恒星形成的…
2021-02-22 astro-ph.GA
Fluctuating feedback-regulated escape fraction of ionizing radiation in low-mass, high-redshift galaxies
低质量星系被认为提供了宇宙再生所需的大部分电离辐射。逃离星系的光子数量在理论上没有得到很好的限制,也很难通过观测来测量。然而,它是再电离模型的一个基本参数。我们详细研究了电离辐射如何从高红移星系泄漏。为此,我们使用了一系列高分辨率的辐射流体动力学模拟,在宇宙学背景下放大三个矮星系。我们发现,从超新星爆炸的能量和动量输入有一个调节逃逸分数的关键作用,通过破坏致密的恒星形成团块,并清除在晕视线。在没有超新星的情况下,光子被吸收得非常局部,在大质量恒星的诞生云中。我们遵循逃逸分数的时间演化,并发现它可以变化超过六个数量级。这解释了先前研究发现的逃逸分数值的大分散性。这种快速的变化也影响了再电离源的可观测性:即使像$M_{\rm UV} = -14$这样深的调查也会错过大约一半的莱曼连续辐射源。
2017-05-02 astro-ph.CO astro-ph.GA
Far and extreme ultraviolet radiation fields and consequent disc destruction in star-forming regions
行星形成的第一阶段通常发生在主星仍然处于(相对)密集的恒星形成区域时,外部环境的影响对于理解行星形成过程的结果可能很重要。特别是,包含大质量恒星的恒星形成区具有强烈的远紫外(FUV)和极紫外(EUV)辐射场,这可能导致原行星盘由于光蒸发而产生质量损失。在本文中,我们提出了一个参数空间研究的预期FUV和EUV领域的N体模拟的恒星形成区域的初始条件范围。然后,我们使用最近发表的模型,以确定由于光蒸发从原行星盘的质量损失。特别是,我们专注于改变初始程度的空间结构和初始维里比的恒星形成区,以及初始恒星密度的影响。我们发现,在恒星形成区域的FUV领域是远远高于在星际介质,即使该地区的恒星密度低,在银河系领域,由于存在中等质量,大质量,恒星(> 5 Msun)。这些强烈的辐射场会导致100万年内原行星盘中的气体成分被破坏,这意味着气体巨行星要么形成得非常快(<100万年),要么只在金牛座这样的恒星形成区形成,那里没有中等质量或大质量的恒星。后一种情况与来自太阳系的陨石证据直接紧张,这些证据表明太阳及其原行星盘是在靠近大质量恒星的地方诞生的。
2021-01-11 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
SILCC VI -- Multi-phase ISM structure, stellar clustering, and outflows with supernovae, stellar winds, ionising radiation and cosmic rays
我们提出了模拟的多相星际介质(ISM)在太阳附近的条件下,包括热和非热ISM过程,团簇形成,并从大质量恒星的反馈:恒星风,氢电离辐射计算与新的TreeRay辐射转移方法,超新星(SN),和注入的宇宙射线(CR)。N体动力学计算与四阶Hermite积分。我们系统地研究了恒星反馈对磁场、CR平流和扩散以及非平衡化学演化的自引力ISM的影响。SN-唯一的反馈结果在非常高的星团质量,双峰分布的环境SN密度,和低体积填充因子(VFF)的温暖的气体,通常与当地条件不一致的强烈集群的恒星形成。早期的辐射反馈阻止了最初的星暴,减少了星团质量和外流率。此外,恒星形成率表面密度的$Σ_{\dot{M}_\star} = 1.4-5.9 \times 10^{-3}$ $\mathrm{M}_\odot\,\mathrm{yr}^{-1}\,\mathrm{kpc}^{-2}$,VFF $_\mathrm{warm} = 60-80$百分比以及热,动力学,磁,宇宙射线能量密度的模型,包括所有的反馈机制,符合观测的限制。在短,1亿年,这里研究的时间尺度,CR只有适度的影响,恒星的形成和多相气体结构,并导致较冷的流出,如果存在。我们的模型表明,在低气体表面密度SN-唯一的反馈只捕捉到一些特点的恒星形成ISM和流出/流入有关调节恒星的形成。相反,恒星的形成在星团尺度上受到来自星团中大质量恒星的辐射和风的调节,…
2021-03-29 astro-ph.GA
How the central black hole may shape its host galaxy through AGN feedback
活动星系核(AGN)的反馈提供了中央黑洞和它的宿主星系之间的联系。我们假设活动星系核反馈驱动的辐射压力的灰尘,扫了周围的尘埃气体到一个外流壳,并考虑反馈触发的恒星形成的流出。星系特征尺寸的上限可以用临界半径来定义,超过这个半径,尘埃上的辐射压力就不再能够驱动壳层。相应的封闭质量可以与宿主星系的核球质量相比较。我们表明,由此产生的特征半径和质量之间的关系,$R \propto \sqrt M$的形式,对应于观察到的早期类型的星系的质量-半径关系。我们认为,这种简单的物理标度可以解释一些观察到的星系标度关系。在这幅图中,星系的大小和结构演化都可以解释为活动星系核反馈驱动的恒星形成的结果,主要与球状分量有关。吸积的黑洞负责触发宿主星系中的恒星形成,同时最终将尘埃气体清除出宿主,从而也有助于星系的化学演化。我们讨论了尘埃辐射压在确定星系大尺度性质中的重要性,并考虑了中心黑洞通过活动星系核反馈直接塑造其宿主星系的可能性。
2014-04-03 astro-ph.GA
Violent starbursts and quiescence induced by FUV radiation feedback in metal-poor galaxies at high-redshift
本文通过高分辨率宇宙学辐射流体力学模拟发现,来自Pop II恒星的FUV辐射抑制冷却是触发高红移贫金属星系剧烈星暴的核心机制,导致星系异常明亮并随后进入长期熄灭状态。
2024-11-14 astro-ph.CO astro-ph.GA
The IMF and multiplicity of stars from gravity, turbulence, magnetic fields, radiation and outflow feedback
我们进行了一系列的三维,磁流体动力学(MHD)模拟团簇形成包括重力,湍流,磁场,恒星辐射加热和外流反馈。我们观察到,包含原恒星流出(1)降低恒星形成率的一个因素$\sim2$,(2)增加碎片,(3)移动初始质量函数(IMF),以较低的质量的一个因素$2.0\pm0.2$,没有显着影响IMF的整体形状。从我们的模拟中获得的下沉粒子(原恒星物体)质量分布的形式相当好地匹配观测IMF。我们还表明,基于双折射的理论模型的IMF同意我们的模拟IMF在高质量和低质量的制度,但不预测任何棕矮星,而我们的模拟产生了相当数量的亚恒星物体,这是由动力学相互作用(喷射)。我们发现,这些动力学相互作用也发挥了关键作用的二进制分离分布和恒星运动学一般。我们的恒星团簇形成的数值模型也再现了观察到的多重性的质量依赖。我们的多重性分数估计一般同意与观测估计不同的光谱类型。我们进一步计算了所有汇粒子的比角动量,发现$1.5 \times 10^{19}\, \mathrm{cm^2\, s^{-1}}$的平均值与观测数据一致。我们的下沉粒子的特定角动量位于典型的原恒星信封和双星的范围内。我们的结论是,IMF是由重力,湍流,磁场,辐射和外流反馈的组合控制。
2021-08-11 astro-ph.GA
3-D Radiative Transfer Calculations of Radiation Feedback from Massive Black Holes: Outflow of Mass from the Dusty "Torus"
观测和理论论证表明,活动星系核的质量外流中携带的动量可以达到L / c的几倍,相当于每年数百个太阳质量的外流率。单靠管线上的辐射压力可能不足以提供这种动量沉积,而尘埃核气体中再处理的红外辐射的转移被假定可以提供额外的增强。然而,这种机制的功效将对多维效应敏感,例如,再处理的辐射优先沿着低柱密度的视线逃逸的趋势。本文用Monte Carlo辐射转移方法计算了在离吸积超大质量黑洞约10秒差距范围内的尘埃气体所受的辐射力。我们计算的净速率的动量沉积在周围的气体和估计的质量损失率在由此产生的外流作为立体角的函数不同的黑洞亮度,视线平均柱密度,聚集参数,和开角的尘埃气体。我们发现,这些尘埃驱动的风携带1-5倍L / c的动量通量,对应于一个10^8太阳质量的黑洞在爱丁顿极限或其附近辐射时每年10-100个太阳质量的质量损失率。这些结果有助于解释超高速星系团中高速分子和原子外流的起源,并为包括活动星系核反馈在内的星系演化的数值模拟提供信息。
2012-09-10 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Triggering star formation by both radiative and mechanical active galactic nucleus feedback
我们进行了二维流体动力学数值模拟研究的积极活动星系核反馈触发,而不是抑制,恒星形成。最近,Nayakshin等人和Ishibashi等人分别指出,当冷的星际介质受到质量外流或辐射压力的挤压时,恒星就会形成。在这种天体物理学背景下,物质外流是普遍存在的,如果活动星系核是发光的,辐射压力也很重要。在这个主题中,我们第一次将质量流出反馈和辐射反馈纳入我们的模型。因此,ISM在活动星系核的反馈作用下被冲击成壳层,而这些壳层很快由于瑞利-泰勒不稳定性和热不稳定性而碎裂成团块和细丝。我们有两个主要发现:(1)在团块和丝状体中,恒星的形成率确实非常大。然而,与以前的工作相比,得到的恒星形成率密度太大,这主要是因为我们忽略了一个事实,即大多数形成的恒星在远离银河系中心时会被破坏。(2)虽然辐射压力反馈的影响有限,但当质量流出反馈也包括在内时,它们相互加强。具体而言,在气体贫乏的情况下,质量流出总是反馈的主要贡献者。
2013-06-22 astro-ph.GA astro-ph.HE