Isotropic Heating of Galaxy Cluster Cores via Rapidly Reorienting AGN Jets
活动星系核喷流携带的能量足以避免冷核星系团核心内的团内介质（ICM）发生灾难性的冷却。然而，为了防止灾难性的冷却，ICM必须以近各向同性的方式加热，而具有$P_{\rm jet}=10^{44-45}$ erg/s的窄双极喷流（典型的星团中心的射电活动星系核）在横向加热喷流的气体方面效率低下。我们认为，由于集群核心的存在条件，SMBHs将，除了通过辐射效率低的流量吸积气体，通过薄盘增强吸积经历短期随机发作。一般来说，这些吸积盘的方向将与黑洞的旋转轴不一致，随之而来的扭矩将导致黑洞的旋转轴（因此，喷流轴）旋转并迅速改变方向。这个模型不仅解释了最近观测到的在相对于星系团中心的角度方向上相互偏移的单个冷核星系团中连续产生的喷射波瓣泡，而且还表明活动星系核喷流{ \it}可以在气体冷却时间尺度上几乎各向同性地加热星系团核心。我们的模型{ \it}要求冷核团簇中心的SMBH旋转相对较慢。来自单个错位圆盘的扭矩对于使快速旋转的黑洞倾斜几度以上是无效的。此外，由于承载薄吸积盘的SMBH将表现为类星体，我们预测$z<0.5$内大约1- 2个富星系团的中心应该有类星体。
2013-03-15 astro-ph.CO astro-ph.GA
Gentle heating by mixing in cooling flow clusters
我们分析了三维流体动力学模拟的相互作用的射流和气泡，他们膨胀的内集群介质（ICM），并表明，加热的ICM混合热气泡气体与ICM操作超过数千万年，因此可以平滑的零星活动的射流。热气泡在传播射流的作用下膨胀形成许多旋涡，这些旋涡将热气泡气体与ICM混合。混合，因此ICM的加热，在喷流发射后立即开始，但持续了数千万年。我们认为，活动星系核活动星系核（AGN）的零星活动的长寿命的涡旋平滑解释了最近发现的一个温和的能量耦合之间的活动星系核加热和ICM。
2017-07-22 astro-ph.CO astro-ph.GA
Jittering jets by negative angular momentum feedback in cooling flows
本文应用冷流情形下的抖动喷流解释了冷流星系团RBS 797中两对相互垂直且几乎同时存在的气泡，并得出结论：喷流与供给超大质量黑洞（SMBH）的冷致密团块的相互作用发生在SMBH和星系团引力影响大致相等的区域。根据冷却流场景中的抖动射流，射流抬升并夹带冷且密集的团块，赋予团块垂直于原始射流方向的速度，并使它们更靠近射流轴线“下降"。这些团块的角动量与原始射流的轴线成很大的角度。当这些团块在下一次爆发（喷流发射事件）中供给SMBH时，新喷流的轴线可能与第一对喷流的轴线成很大的角度。我把这个方案应用到最近的观测中，这些观测表明RBS 797中两对垂直的气泡具有小于1000万年的小年龄差，并得出结论，喷流-团块相互作用发生在距离SMBH约10-100 pc的地方。有趣的是，在这个区域，SMBH的逃逸速度大约等于团内介质（ICM）的声速。我提到了另外两个星系团，并讨论了这一发现的意义。
2022-09-08 astro-ph.GA
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
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
Precessing AGN Jets, Bubbles and Cooling Flows
已知有几个星系团在X射线中呈现出多对错位的空洞，以及在无线电波长上扭曲的千秒差距尺度的喷流。这表明活动星系核的旋进喷流在错位气泡的形成中起了一定的作用。此外，X射线光谱显示，通常这些系统也能够抑制冷却流，理论上预测。多年来，星系团中没有冷却流一直是一个谜，因为数值模拟和分析研究表明，活动星系核喷流具有很高的能量，但无法将其重新分配到各个方向。我们进行了3D流体动力学模拟的进动AGN喷流和温暖的团内介质等离子体之间的相互作用，动力学耦合到NFW暗物质引力势。考虑了辐射冷却，研究了冷却流动问题。我们发现，岁差是负责多对泡沫，如观察到的。错位的气泡上升到数十千秒差距的尺度，在那里，由射流释放的热能被重新分配。在$\sim 150$ Myrs之后，空腔内气体的温度保持在$\sim 10^7$ K的量级，而在中心区域的团内介质的密度更大的等离子体达到$T \sim 10^5$ K。多个气泡的存在，在不同的方向上，导致沿视线的积分温度比非旋进射流的模拟大得多。这一结果与观测结果一致。模拟结果表明，活动星系核喷流启动后，冷却流的强度达到了$\sim 50 - 70$ Myr。
2011-02-01 astro-ph.GA
Sub-kpc radio jets in the brightest central galaxy of the cool-core galaxy cluster RXJ1720.1+2638
冷核星系团RXJ 1720.1 +2638在星系团核心附近拥有扩展的无线电发射，称为迷你晕。这种发射的起源仍然存在争议，其中一个难题是最明亮的中央星系中的超大质量黑洞是否正在积极地为喷流提供动力。在这里，我们提出了高分辨率的e-MERLIN观测清楚地表明存在的sub-kpc喷气机，这可能有影响的拟议起源的minihalo发射，提供一个持续的相对论电子源，而不是一个单一的爆发在过去的某个时候，如以前假设的模拟试图重现观测特性的minihalo-hosting系统。
2022-12-17 astro-ph.GA
Molecular gas along the old radio jets of the cluster-central type 2 quasar IRAS 09104+4109
我们展示了z=0.4418的星团中心类星体IRAS 09104+4109的北方扩展毫米波阵列（NOEMA）CO（2-1）图，它追踪了星系内部和周围约4.5x10^10 Msol的分子气体。与许多低红移冷核星团一样，分子气体位于一系列沿着旧射电喷流和叶瓣延伸的团块中。它有一个相对较低的速度色散（336 [+39，-35] km/s FWHM），并没有显示出流出或流入的速度梯度。大约有一半的气体位于星系东北侧的中央团块中，与明亮的电离气体细丝和过量X射线发射的毛刺重叠，这表明这是一个快速冷却的位置。分子气体的范围异常地扩大，半径达到55 kpc，与英仙座星系团中的星云相当，尽管这个系统的红移要高得多。这一范围落在团内介质（ICM）的热不稳定半径范围内，其中t_cool/t_ff<25，t_cool}/t_eddy~1在~70 kpc范围内。NOEMA在159.9 GHz和JCMT SCUBA-2在850微米处的连续测量显示了过量的远红外辐射，我们将其解释为正在进行的星爆产生的自由-自由辐射。这些观测结果表明，ICM冷却并不强烈地受到埋藏的类星体的影响，并且ICM的冷却可以建立足够的气体库来为类星体活动提供燃料，并驱动中央活动星系核的重定向。
2021-10-14 astro-ph.CO astro-ph.GA
UV regulated star formation in high-redshift galaxies
宇宙大爆炸后数亿年形成的第一批星系是宇宙演化的关键驱动力，也是研究星系形成理论的理想实验室。在这里，我们研究的作用，紫外线辐射在抑制恒星形成的原始星系破坏分子氢，在原始气体的主要冷却剂，并提供估计的冷致密气体在恒星形成的开始。为了实现这一目标，我们进行三维宇宙学模拟的minihalos在不同的环境中形成在$ z\sim 25$通过不同的强度的背景紫外线通量低于莱曼极限之间的$\rm J_{21}=10^{-21}~erg/cm^2/s/Hz/sr$的单位在0.01-1000。特别地，我们包括$\rm H^-$的光剥离，$\rm H_2$的自屏蔽，这两者在以前的研究中被忽略，并使用更新的反应速率。我们的研究结果表明，根据背景水平的$\rm H_2$的形成被抑制，延迟引力坍缩，直到晕达到原子冷却极限。我们发现，形成冷的致密分子气体和随后的恒星形成得到延迟1亿至2.3亿年，这取决于背景辐射的水平和暗物质晕的生长历史。致密自屏蔽气体的分数是背景通量的强函数，并且随着$\rm J_{21} \geq 1$以上的入射UV通量的强度呈指数下降。我们发现，考虑到$\rm H_2$的自屏蔽是至关重要的准确估计的数量冷致密气体可用于恒星形成。
2019-10-05 astro-ph.CO astro-ph.GA
G.A.S. I: A prescription for turbulence-regulated star formation and its impact on galaxy properties
星系中的恒星形成是低效的，了解星系中恒星形成的调节方式是当代天体物理学最基本的挑战之一。辐射冷却、超新星和活动星系核的反馈、大尺度动力学和湍流能量的耗散作用于不同的时间和空间尺度，所有这些都在复杂的气体循环中调节恒星的形成。本文介绍了一个新的星系形成和演化的半解析模型G.A.S.中的物理实现。我们的新模型的根本基础是多相星际介质的发展，其中超新星和活动星系核产生的能量保持扩散，热，稳定的气体和冷却器，cloudly，低体积填充因子气体之间的平衡。热气体易受热力学和动力学不稳定性的影响。我们描述了湍流如何通过惯性湍流能量级联导致巨大分子云的形成。我们明确的速度色散的演化模型在不同尺度的级联和帐户热晕气体的热不稳定性。我们发现，扩散和不稳定的气体相之间的快速和多次交换强烈调节星系中的恒星形成率，因为只有一小部分不稳定的气体正在形成恒星。对于高质量晕，冷却自然是由热不稳定性的增长，所以我们不需要实施强AGN反馈。描述气体循环的特征时间尺度与观测结果吻合得很好。从z=6.0到z=0.5，结果与观测到的恒星质量函数吻合得很好。热不稳定性和致密气体中湍流能量的级联在气体吸积和恒星形成之间引入了延迟，这使得早期宇宙中的星系生长效率低下。
2019-01-29 astro-ph.GA
Reversing cooling flows with AGN jets: shock waves, rarefaction waves, and trailing outflows
冷却流问题是星系团的核心问题之一，而活动星系核（AGN）反馈被认为在抵消冷却中起着关键作用。然而，活动星系核喷流如何加热和抑制冷却流仍然存在很大的争议。使用一个理想化的模拟冷核心集群，我们研究了中央冷却灾难的发展，以及如何随后强大的活动星系核喷流事件避免冷却流，重点是复杂的气体动力学过程。我们发现，射流驱动弓激波，这逆转冷却流入和过热的内部冷核心区域。受冲击的气体以稀疏波的形式向外移动，这使致密的核心变得稀薄，并将相当大一部分加热的能量以热的方式输送到外部区域。当稀疏波传播离开时，星系团核心的气流继续流入，但活动星系核气泡抬升了尾随的外流，阻止了中心区域的气体积聚和灾难性的冷却。流入和尾随流出构成了集群核心区的非对称循环。在稍后的时间，尾随外流回落到集群中心，触发中央冷却灾难和潜在的新一代活动星系核反馈。因此，我们设想一个图片的冷集群核心通过冷却引起的收缩和活动星系核引起的膨胀的周期。这幅图自然地预测了冷核的气体分数（或X射线光度）与中心气体熵之间的反相关性，这可以通过X射线观测来检验。
2017-10-03 astro-ph.GA astro-ph.HE
Black-hole-regulated star formation in massive galaxies
超大质量的黑洞，质量超过太阳的一百万倍，似乎居住在所有大质量星系的中心。宇宙学激发的星系形成理论需要这些超大质量黑洞的反馈来调节恒星的形成。在没有这种反馈的情况下，最先进的数值模拟显着无法再现本地宇宙中大质量星系的数量密度和属性。然而，目前还没有观测证据表明超大质量黑洞和恒星形成之间存在这种强耦合的共同演化，这阻碍了我们对星系内重子过程的理解。在这里，我们表明，恒星形成的历史（SFHS）附近的大质量星系，从他们的综合光谱测量，取决于中央超大质量黑洞的质量。我们的研究结果表明，黑洞质量增长的尺度与气体冷却速率在早期宇宙。在拥有更大质量的中心黑洞的星系中，恒星形成的后续淬火发生得更早，更有效。观测到的黑洞质量和恒星形成效率之间的关系适用于整个星系生命中形成的所有世代的恒星，揭示了黑洞活动和重子冷却之间持续的相互作用。
2018-01-02 astro-ph.GA
Feedback from Reorienting AGN Jets
目的：在一个中心冷却时间较短的星系团环境中，我们测试了来自活动星系核（AGN）的重定向喷流对团内介质的影响。我们调查的外观和性能所产生的空腔，并提供近各向同性加热的冷却集群核心的射流的效率。方法：我们使用数值模拟来探索在几个活跃/不活跃的周期射流的四种模式。我们保持喷射功率和持续时间固定，仅改变喷射角度处方。我们跟踪的总能量的团内介质（ICM）在集群核心随着时间的推移，和喷射能量转移到ICM的分数，注意的能量沉积。我们还比较了模拟集群的合成X射线图像与实际观测。结果如下：重新定向最小的射流（$\lesssim 20^{\circ}$）通常会产生相互连接的空腔的锥形结构，锥体的张角为$\sim 15-20^{\circ}$，从集群中心延伸至$\sim 300$ kpc。这样的喷流将大约$60\%$的能量转移到ICM，但是它们在加热团核时不是很有效，因为喷流能量沉积在更远处。通过$\gtrsim 20^{\circ}$重新定向的射流通常产生多对分离的空腔。这些空腔虽然较小，但在中心50 kpc内膨胀，并且更加各向同性分布，从而更有效地加热核心。这样的喷流，超过几百万年，可以在需要的地方沉积高达$80\%$的能量。因此，这些模型最接近加热/冷却平衡，并减轻核心的失控冷却，即使所有模型具有相同的功率/持续时间曲线。此外，相应的合成X射线图像显示出与真实冷核星系团中所见非常相似的结构。
2018-08-17 astro-ph.GA
Simulating realistic radio morphologies of Fanaroff-Riley I jets in a self-regulating cool-core cluster
Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam (AIP)（波茨坦阿斯特rophysik研究所）；Institut für Physik und Astronomie, Universität Potsdam（波茨坦大学物理与天文学系）；Max-Planck-Institut für Astrophysik（马克斯·普朗克天体物理学研究所）；Universität Heidelberg, Zentrum für Astronomie, Institut für Theoretische Astrophysik（海德堡大学天文学中心理论天体物理学研究所）
通过磁流体动力学模拟和宇宙线电子谱演化，自洽地再现了自调控冷核星系团中 AGN 喷流的 FRI 射电形态，并解释了不同频率下射电瓣空间范围相似的现象。
2026-06-02 astro-ph.GA astro-ph.HE
BlackHoleWeather -- Jet-regulated chaotic cold accretion across the meso scale: Morphology and thermodynamics
University of Modena and Reggio Emilia（摩德纳和雷焦艾米利亚大学）；Universidad de Santiago de Chile（圣地亚哥智利大学）；CIRAS, Universidad de Santiago de Chile（圣地亚哥智利大学 CIRAS）；INAF – Osservatorio Astronomico di Trieste（意大利国家天体物理研究所的里雅斯特天文台）；Science and Technology Institute, Universities Space Research Association（大学空间研究协会科学与技术学院）；Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）
通过流体动力学模拟，研究喷流如何在不同湍流强度下调控星系团/群中的混沌冷吸积（CCA）循环，揭示中尺度天气状态对黑洞燃料供应和形态热力学的影响。
2026-05-26 astro-ph.GA astro-ph.HE
Active galactic nucleus jet feedback in hydrostatic halos
本研究通过模拟比较不同喷流模型，发现轻质热喷流比重质动能喷流更有效地延迟冷却流，且无需进动或宽开口角，同时与动能风实现相比，喷流对热晕气体影响更大，对恒星形成相影响较小。
2023-05-05 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Powerful AGN jets and unbalanced cooling in the hot atmosphere of IC 4296
我们介绍新的卡尔G。Jansky甚大阵列（VLA，1.5 GHz）的巨型椭圆星系IC 4296的无线电数据，由档案无线电，X射线（钱德拉，XMM-牛顿）和光学（SOAR，HST）观测支持。该星系拥有强大的射电喷流，穿透内部的热X射线发射大气，将大部分能量沉积到周围的星系团内介质（ICM）中。虽然A配置图像的射电表面亮度与Fanaroff-Riley I类（FR I）系统一致，但D配置图像显示了两个明亮的，相对于中心区域，大（直径约160 kpc），定义明确的波瓣，先前由Killeen等人报道，在投影距离r~>230千秒差距处。XMM-牛顿图像揭示了与其中一个射电瓣相关的X射线腔。射电瓣的总焓约为7 × 10^59 erg，喷流的机械功率输出约为10^44 erg/s。喷流是轻微弯曲的，可能是由于星系和ICM的相对运动而重新变亮。波瓣显示出尖锐的边缘，表明弓形激波的存在，这表明它们正在超音速扩张。X射线气体的中心熵和冷却时间异常低，并且核心拥有一个温暖的Hα+[NII]星云和一个冷的CO分子盘。由于喷流的大部分能量都沉积在远离星系核的地方，星系的大气层继续冷却，显然是在为中心的超大质量黑洞提供能量，并为喷流活动提供动力。
2019-07-26 astro-ph.GA astro-ph.HE
The physics driving the cosmic star formation history
我们使用五十多个大型宇宙学流体动力学模拟来研究驱动宇宙恒星形成（SF）历史的物理学，这些模拟共同构成了过度大型模拟（OWLS）项目。我们系统地改变模型的参数，以确定哪些物理过程占主导地位，哪些方面的模型是强大的。一般来说，我们发现，SF是有限的暗物质晕在高红移的积累，达到一个广泛的最大值在中等红移，然后减少，因为它是淬火较低的冷却速率在较热和较低密度的气体，气体耗尽，以及自我调节反馈的恒星和黑洞。因此，更高的红移SF主要由宇宙学参数决定，在较小程度上由再电离的光加热决定。SF历史上峰值的位置和高度，以及向现在下降的陡峭程度，取决于恒星和黑洞反馈的物理和实施。中等质量恒星的质量损失和金属线冷却都在后期提高了SF率。银河系以自我调节的方式形成恒星，其速度由大质量恒星和黑洞的反馈与气体冷却和吸积之间的平衡控制。奇怪的是，SF率对假设的SF定律高度不敏感。这可以从自我调节的角度来理解：如果SF效率改变，那么星系就会调整它们的气体比例，以达到相同的大质量恒星产生率。来自吸积黑洞的自我调节反馈需要与观测到的低于红移2的SF率的急剧下降相匹配，尽管来自SF的更极端的反馈，例如在高气压下头重脚轻的IMF形式，可以有所帮助。
2009-11-24 astro-ph.CO astro-ph.GA
Self-Regulated Star Formation in Galaxies via Momentum Input from Massive Stars
来自大质量恒星的反馈被认为在塑造星系质量函数、星际介质结构和恒星形成的低效率方面起着关键作用，但反馈的确切形式还不确定。在本文中，第一次在一个系列中，我们提出并测试一种新的数值实现恒星反馈的辐射，超新星，恒星风的动量传递到ISM。我们采用了一个现实的冷却功能，并发现大部分的气体冷却到<100 K，使ISM变得高度不均匀。尽管如此，我们模拟的星系达到了一个近似的稳定状态，在这个状态下，气体引力坍缩形成巨大的分子云（GMC），致密的团块和恒星;随后，恒星反馈分散了GMC，重新填充了弥漫的ISM。这种坍缩和扩散循环在SMC型矮星、Milky-Way和z~2星团盘类似物模型中可见。模拟的全球恒星形成效率与观测到的Kennicutt-Schmidt关系是一致的。此外，恒星形成率几乎是独立的数值强加的高密度恒星形成效率，密度阈值，和密度标度。这是一个事实的结果，在我们的模拟中，恒星的形成是由恒星反馈控制的，限制了可用于形成恒星的非常致密的气体的数量。相比之下，在没有恒星反馈的模拟中，即在只有重力和引力诱导的湍流的作用下，ISM经历失控坍缩到非常高的密度。在这些没有反馈的模拟中，全球恒星形成速率超过观测到的星系恒星形成速率1-2个数量级，表明恒星反馈对星系中恒星形成的调节至关重要。
2011-10-19 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.SR
Modeling AGN Feedback in Cool-Core Clusters: The Balance between Heating and Cooling
利用三维高分辨率（60 pc）自适应网格加密（AMR）模拟方法研究了动量驱动活动星系核反馈影响下理想冷核星系团的长期演化.动量驱动活动星系核的反馈是用一对旋进喷流来模拟的，喷流功率是根据超大质量黑洞（SMBH）附近冷气体的吸积率来计算的. ICM首先沿活动星系核喷流的传播方向冷却成团。随着喷流功率的增加，气体凝结发生各向同性，形成空间延伸（高达几十kpc）的结构，类似于观察到的$\rm Hα$长丝英仙座和许多其他冷核心集群。喷射加热提高了气体熵和冷却时间，阻止了团块的形成。没有吸积到SMBH上的冷气体沉降到$\sim 10^{11}$ M $_{\odot}$的旋转盘中。热气体直接冷却到冷盘上，而SMBH从盘的最内部区域吸积，为AGN提供动力，使其在几个Gyr内保持热平衡的稳定状态。在7 Gyr内的平均质量冷却速率为$\sim 30$ M $_{\odot}$ /yr，比经典的冷却流量值（我们在没有活动星系核的情况下得到的）低一个数量级。中等分辨率的模拟也得到了类似的结果，但当分辨率低于0.5千秒差距时，星系团经历了气体凝结和活动星系核爆发的循环。由于活动星系核反馈的自调节机制，它可以在很宽的模型参数范围内成功地平衡冷却。除了抑制冷却，我们的模型在早期阶段（高达$\sim 2$陀螺仪），是在很好的协议与观测产生冷结构。然而，长寿命的大质量冷盘是不现实的，这表明仍然需要额外的物理过程…
2014-01-29 astro-ph.CO astro-ph.GA
Kinematics of filaments in cooling flow clusters and heating by mixing
我们比较了最近的一项研究的光学细丝在三个冷却流星系团的运动学与以前的数值模拟的喷气膨胀的热气泡，并得出结论，细丝的速度结构函数更好地适合直接激发的射流比湍流级联从最大的湍流涡旋。观察到的速度结构函数的光学纤维在三个集群是陡峭的比从一个经典的级联湍流耗散的预期。我们的三维（3D）流体动力学模拟表明，作为喷流膨胀的气泡在集群内介质（ICM），他们形成的漩涡在很大范围内的尺度。这些涡旋可能驱动ICM湍流，其涡旋的大小超过一个数量级。由射流形成的涡流直接激发湍流和缓慢的湍流耗散意味着通过与热气泡混合来加热ICM比通过湍流耗散来加热更有效。
2020-05-06 astro-ph.GA
Non-Kolmogorov turbulence in multiphase intracluster medium driven by cold gas precipitation and AGN jets
活动星系核反馈是维持椭圆星系和星系团扩展晕中等离子体整体热平衡的重要因素。热气体中的局部热不稳定性导致形成沉淀的冷气云，这些冷气云为中心的超大质量黑洞提供能量，从而加热热气体并保持全球热平衡。我们在一个类似英仙座的星系团中进行了活动星系核反馈的三维MHD模拟，目的是了解反馈物理对ICM热相和冷相湍流特性的影响。我们发现，在一般情况下，冷相速度结构函数（VSF）是陡峭的比从柯尔莫哥洛夫理论的预测。我们把冷相VSF的陡峭斜率的物理起源归因于主要由作用于弹道云的重力加速度驱动的湍流运动。我们证明，在纯流体动力学的情况下，沉淀冷丝可能是主导剂驱动湍流在热ICM。支持这一假设的论据是：（i）冷相质量在内部冷核中占主导地位，超过热气体质量;（ii）冷热气体速度在空间上相关;（iii）冷相和热相速度分布都有径向偏差。我们表明，在MHD的情况下，在周围的热介质（不包括射流锥区）的湍流也可以驱动的AGN喷流。由于周围气体和活动星系核喷流之间的磁场的作用，增强了耦合，从而促进了驱动。因此，在MHD的情况下，湍流可能是由AGN喷流搅动和细丝运动的组合驱动的。我们的结论是，未来的观测，包括那些从高空间和光谱分辨率的X射线任务，可能有助于限制自我调节AGN反馈的量化的ICM中的多温度VSF。
2020-12-21 astro-ph.GA
The Prevalence of Turbulence-Regulated Multiphase Galactic Winds in Star-Forming Galaxies
Johns Hopkins University（约翰斯·霍普金斯大学）；Max-Planck Institute for Astrophysics（马克斯·普朗克天体物理学研究所）；Universität Heidelberg（海德堡大学）；Northwestern University（西北大学）；Space Telescope Science Institute（太空望远镜科学研究所）；University of Pittsburgh（匹兹堡大学）
研究发现恒星形成星系中湍流调控的多相银河风普遍存在，恒星反馈通过驱动湍流和整体流出维持CGM的能量预算。
2026-03-06 astro-ph.GA
A new feedback cycle in the archetypal cooling flow group NGC 5044
星系团和星系群中心的冷却气体的命运仍然没有得到很好的理解，同样的情况也是触发活动星系核（AGN）爆发的复杂过程，以及随之而来的气体被AGN喷流重新加热。NGC 5044拥有已知最大的冷分子气体库，其热气体中有三个活动星系核活动时期，是研究冷却/活动星系核反馈循环的理想系统。本文介绍了NGC 5044的VLBA观测结果，以确定活动星系核中心的现状。我们发现一个紧凑的核心和两个小喷流几乎在天空的平面上对齐，并在垂直方向的空腔的位置。我们构建的无线电/亚毫米光谱能量分布（SED）超过三个数量级。我们发现，低于5 GHz的频谱是最适合的自吸收的连续注入模型表示来自喷气机的发射，而较高的频率显示出明显的迹象，平流为主的吸积流。我们推导出一个黑洞质量和吸积率与独立的测量。我们得出结论，喷流的年龄比最里面的空腔年轻得多，标志着一个新的反馈周期的开始。
2020-10-26 astro-ph.GA
Which AGN Jets Quench Star Formation in Massive Galaxies?
在没有额外加热的情况下，大质量星系（银河系及以上）晕中气体的辐射冷却会产生超过观测到的冷气体或恒星。以前的工作表明，活动星系核喷流可能是必要的，但喷流能量的形式所需的淬火仍然不清楚。这对于星系模拟来说尤其具有挑战性，因为在星系模拟中，分辨率比形成和演化喷流所需的分辨率要粗几个数量级。在这样的尺度上，不确定的参数包括：喷流能量形式（动能、热能和宇宙射线（CR）能量）、能量、动量和质量通量、磁场强度和几何形状、喷流进动角和周期、张开角和占空比。我们调查所有这些参数在$10^{14}\,{\rm M}_{\odot}$晕使用高分辨率非宇宙学MHD模拟与FIRE-2（反馈在现实环境中）恒星反馈模型，传导和粘度。我们探讨了哪些情况下符合观测约束，并表明CR主导的射流可以最有效地淬火中央星系通过CR压力支持和修改的热不稳定性相结合。在温和相对论性（$\sim$ MeV或$\sim10^{10}$ K）热等离子体中具有大部分能量的射流工作，但需要$\sim 10$更大的能量输入。对于固定的能量通量，具有较高比能（较长冷却时间）的射流更有效地淬火。对于这种晕圈尺寸，动力射流在淬火中效率较低，除非它们具有宽的开口或旋进角。磁场起着次要的作用，除了当磁通量达到$\gtrsim 10^{44}$ erg s $^{-1}$在动力学射流模型，这导致射流茧显着扩大，淬火成为爆炸性的。我们得出结论，一个成功的…
2021-02-03 astro-ph.GA
Feedback-regulated star formation and escape of LyC photons from mini-haloes during reionisation
早期宇宙的再电离很可能是由矮星系驱动的。利用宇宙学辐射流体动力学模拟方法，利用$M_{\rm halo} \le 10^8\,M_\odot$研究了恒星形成和莱曼连续谱光子从微晕逃逸的过程.我们的模拟包括一个新的热湍流恒星形成模型，非平衡化学和相关的恒星反馈过程（年轻的大质量恒星，辐射压力和机械超新星爆炸的光电离）。我们发现，反馈减少恒星的形成非常有效的迷你晕，导致在恒星质量的斜率和标准化Kimm \& Cen和经验恒星质量晕质量关系在本地宇宙中得出的报告一致。由于恒星的形成是随机的，并由少数气体团控制，因此小型晕中的逃逸分数通常由辐射反馈（由于光电离而加热）决定，而不是超新星爆炸。我们还发现，光子数加权的平均逃逸分数的迷你晕是更高的（$\sim20$ - $40\%$）比原子冷却晕，虽然在个别晕的瞬时分数变化显着。Pop III星的逃逸分数只有在质量大于$\sim$ 100\，\msun时才有意义（$\ge10\%$）.基于简单的分析计算，我们表明，LyC光子从迷你晕，尽管他们的逃逸分数高，由于效率低下的恒星形成的再电离的次要意义。我们证实了以前的说法，在原子冷却晕与质量$10^8\,M_\odot\le M_{\rm halo} \le 10^{11}\,M_\odot$的恒星可能是最重要的再电离源。
2017-01-10 astro-ph.GA
The supernova-regulated ISM. I. The multi-phase structure
我们模拟了多相星际介质随机加热和搅拌的超新星，重力，微分旋转和其他参数的太阳邻域。在这里，我们详细描述了该模型的数值和物理方面，包括注入的热和动能的SN爆炸，辐射冷却，光电加热和各种运输过程。三维区域水平延伸1 kpc ^2，垂直延伸2 kpc，该模型通常涵盖气体数密度10^-5 ~ 10^2 cm^-3，温度10-10^8 K，局部速度高达10^3 km s^-1（马赫数高达25）。通过对气体数密度和温度的联合概率密度的检验，对模型化ISM的热结构进行了分类。我们证实，大部分的复杂性可以用三个阶段来描述，它们被大约10^3 K和5x10^5 K的温度边界所分隔。各相内气体密度的概率分布近似为对数正态分布。我们澄清相的分数体积和它的各种代理之间的连接，并推导出体积分数和填充因子定义的体积和概率平均值之间的确切关系。这些结果进行了讨论，在观测和计算的背景下。随机流的相关尺度是从速度自相关函数计算的，它是100 pc的顺序，并往往随着距离中平面的增长。我们使用两个不同的参数化的辐射冷却表明，气体的多相结构是强大的，因为它不依赖于这个选择显着。
2013-04-02 astro-ph.GA
Jet Feedback and the Self-Regulated Growth of Black Holes Embedded in AGN Disks
Columbia University（哥伦比亚大学）；Northwestern University（西北大学）；Harvard University（哈佛大学）；Institute of Science and Technology Austria (ISTA)（奥地利科学技术研究所）；Stony Brook University（石溪大学）
本研究通过三维模拟发现，AGN盘中恒星质量黑洞的喷流反馈在邦迪半径处通过动量平衡实现自调控增长，将增长率限制在爱丁顿速率附近，防止过度增长，且茧被限制在盘内。
2026-09-16 astro-ph.GA astro-ph.HE
How AGN Jets Heat the Intracluster Medium -- Insights from Hydrodynamic Simulations
来自活动星系核（AGN）的反馈被认为可以防止星系团的灾难性冷却。然而，反馈能量如何转化为热量，以及活动星系核喷流如何各向同性地加热团内介质（ICM），仍然是一个谜。在这项工作中，我们获得的见解不同的加热机制的相对重要性，使用三维流体动力学模拟，包括冷气体吸积和动量驱动的喷流反馈，这是迄今为止最成功的模型在复制冷核心的属性。我们发现，有净加热内的两个“射流锥”（在〜 30度的射流进动的轴），ICM获得熵的冲击加热和混合与热的热气体内的气泡。在喷流锥外，周围的气体被弱激波加热，但不足以克服辐射冷却，因此形成了一个“减少”的冷却流。因此，星系团的核心在数十亿年的时间里处于“温和循环”的过程中。在射流锥内，当气体被急剧上升的气泡提升时，存在显著的绝热冷却;在锥外，能量由来自射流锥的已经加热的气体的流入以及气体向中心移动时的绝热压缩提供。换句话说，流体动力学自我调节，以补偿和传输活动星系核提供的热量，因此不需要对任何过程的加热曲线进行微调。在整个团簇演化过程中，湍流能量与气体热能相比仅处于百分比水平，因此湍流加热不是我们模拟中的主要加热源。
2016-06-21 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
Deep Chandra observations of Abell 2495: a possible sloshing-regulated feedback cycle in a triple-offset galaxy cluster
该研究通过深度钱德拉观测分析星系团 Abell 2495，发现两代X射线空腔，确认AGN爆发功率足以抵消冷却损失，并推测ICM晃动可能调控AGN反馈时标。
2023-12-20 astro-ph.GA
WARPFIELD 2.0: Feedback-regulated minimum star formation efficiencies of giant molecular clouds
恒星的形成是一个低效的过程，通常只有一小部分的气体在巨大的分子云（GMC）变成恒星。这部分是由于来自年轻大质量星团的恒星反馈的负面影响。在最近的一篇论文中，我们介绍了一种新的一维数值处理的恒星反馈的影响，从年轻的大质量集群对他们的出生云，我们命名为WARPFIELD。在这里，我们提出了版本2的WARPFIELD代码，包含改进的治疗的气体的热演化和反馈驱动的壳的碎片。作为此次更新的一部分，我们已经制作了新的冷却和加热表，这些表说明了光电离和碰撞电离对气体冷却速率的综合影响，我们现在可以在实验室使用。我们采用我们的更新版本的WARPFIELD调查的影响，恒星反馈的GMC具有广泛的质量和表面密度和各种密度分布。我们发现，最小的恒星形成效率$ε_{\mathrm{min}}$，即恒星形成效率，超过该云被破坏的反馈和进一步的恒星形成被关闭，主要是由平均云表面密度。1- 6%的恒星形成效率通常足以摧毁GMC。我们还发现每自由落体时间的恒星形成效率为$ε_{\mathrm{ff}} \sim 0.3$ %，与最近的观测结果吻合得很好。我们的研究结果意味着，恒星反馈本身就足以解释低观测到的GMCs的恒星形成效率。最后，我们表明，非常大的云陡峭的密度分布-可能代理的巨大团块在星系中观察到的$z \approx 2$ -比典型的GMC更有弹性的反馈，与$ε_{\mathrm{min}}$之间的1和12…
2018-10-24 astro-ph.GA
Spin-driven jet feedback in idealised simulations of galaxy groups and clusters
我们实现了一个黑洞的自旋演化和喷流反馈模型到SWIFT，一个光滑的粒子流体动力学代码。喷流功率的确定自洽假设邦迪吸积，使用一个现实的，自旋相关的效率。喷流沿着黑洞的旋转轴发射，导致自然的重新定向和进动。我们将该模型应用于星系群和星系团的理想化模拟，发现喷流反馈成功地抑制了所有系统中的气体冷却和恒星形成。我们的群大小的晕（$M_\mathrm{200}=10^{13}$ $\mathrm{M}_\odot$）被冷却流触发的强喷流事件淬灭，并且它被来自热晕吸积的低功率喷流保持淬灭。在更大质量的系统（$M_\mathrm{200}\geq 10^{14}$ $\mathrm{M}_\odot$）中，热晕吸积不足以使星系熄灭，或者在第一次冷却事件后使它们熄灭。这些星系经历了气体冷却、恒星形成和喷流反馈的多个阶段。在我们模拟的最大质量星系团（$M_\mathrm{200}=10^{15}$ $\mathrm{M}_\odot$）中，我们发现了$10^{10}$ $\mathrm{M}_\odot$的峰值冷气质量和几倍于$100$ $\mathrm{M}_\odot\mathrm{yr}^{-1}$的峰值恒星形成率。这些值是在强冷却流期间实现的，这也触发了峰值功率为$10^{47}$ $\mathrm{erg}\hspace{0.3mm}\mathrm{s}^{-1}$的最强射流。这些喷流随后…
2022-08-10 astro-ph.GA
Unraveling Jet Quenching Criteria Across L* Galaxies and Massive Cluster Ellipticals
本研究利用含 FIRE-2、传导和黏性的高分辨率 MHD 模拟，验证按冷却半径自由落体能量标度的喷流可在 $10^{12}-10^{15}M_\odot$ 晕中抑制冷却流。
2023-11-02 astro-ph.GA
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
Feedback-regulated Super Massive Black Hole Seed Formation
高红移超大质量黑洞种子的性质是宇宙学中的一个关键问题。直接坍缩黑洞（DCBH），形成在原始的，原子线冷却晕，照明莱曼-沃纳（LW）紫外线通量超过临界阈值J_crit，代表了一个有吸引力的可能性。我们研究在宇宙演化过程中何时何地满足这些条件。对于LW强度J_LW，我们考虑了与恒星形成星系附近背景值的偏离。对于原始晕部分，我们考虑了（i）超新星驱动的外流，以及（ii）来自祖先晕的固有污染。我们估算了DCBH形成点的丰度n_DCBH（z），发现它随着宇宙时间的增加而增加，从n_DCBH（z=20）~ 1 e-12 - 1 e-7 cMpc^-3增加到n_DCBH（z=10）~ 1 e-10 - 1 e-5 cMpc^-3。我们的分析表明，星系风可能具有重要的作用，它可以将预测的n_DCBH抑制几个数量级，并导致DCBH的形成优先发生在紫外最亮（M_UV ~ -22 ~-20）的恒星形成星系周围。我们的分析进一步强调了这些预测对（i）LW光子的逃逸分数，（ii）J_crit和（iii）银河系外流处方的依赖性。
2014-05-26 astro-ph.GA
Clumpy high-z galaxies as a testbed for feedback-regulated galaxy formation
利用有限质量模式下的GASOLINE2 SPH程序和拉格朗日无网格程序GIZMO，研究了$z > 1$大质量富气星系盘碎裂对反馈模型和流体动力学方法的依赖性。我们比较非宇宙学星系盘运行与标准的冲击波超新星（SN）的反馈，它引入延迟冷却，以驱动风，并运行与新的超级气泡SN反馈，自然产生风的详细物理建模SN驱动的气泡，并导致有效的自我调节的恒星形成。我们发现，与冲击波反馈，大质量的恒星形成团块的形式在可比的数量和非常相似的质量在GASOLINE2和GIZMO。典型的质量在$10^7-10^8 M_{\odot}$范围内，比以前的大多数作品都要低，而质量超过$10^9 M_{\odot}$的巨型团块非常罕见。相反，在超级气泡反馈的情况下，大质量的束缚恒星形成团块不会形成，因为星系从来没有经历过剧烈的盘不稳定阶段。只有零星的，未束缚的恒星形成超密度持续只有几十万年的可能出现，这是由大质量的卫星同伴的扰动触发的。我们的结论是，有一个严重的紧张局势之间的解释，在$z > 1$观察到的大质量恒星形成团块主要是由于磁盘碎片驱动的引力不稳定性和反馈调节星系形成的流行观点。因此，盘稳定性和恒星形成效率之间的联系应该被视为星系形成理论的一个关键试验场。
2016-06-21 astro-ph.GA
Cosmic rays and thermal instability in self-regulating cooling flows of massive galaxy clusters
阻止星系团内强烈冷却流的关键物理过程之一是来自星系团中央活动星系核（AGN）的持续能量输入。然而，目前还不清楚这种能量是如何热化的，以便它可以有效地防止全球热不稳定。一种可能的选择是，AGN的一部分能量被转换成宇宙射线（CR），它提供非热压力支持，即使热能被辐射出去，也可以保留能量。通过磁流体动力学模拟，我们研究了活动星系核喷流注入的CR对大质量星系团冷却流的影响。我们的结论是，转换一小部分的AGN亮度低至10%的CR能量防止冷却流的时间尺度上的十亿年，没有显着的变化，在结构的多相集群内介质。相比之下，CR主导的喷流会导致在CR压力的支持下形成延伸的温暖中央星云。我们报告说，CR的存在是无法抑制大规模的星系团的热不稳定性的发病，但CR为主的喷气机显着改变气体的持续演变，因为它继续冷却等压等容。对流在团簇中的再分配主要是由平流而不是扩散或流动所控制，但对流加热有助于维持气体在热和暖相。观测上，自我调节，CR占主导地位的喷流产生的\gammaray ~流量超过目前的观测限制，但在喷流低CR分数不排除。
2022-07-22 astro-ph.GA astro-ph.HE
ALMA Observations of DEM L241/LMC P3 in the Large Magellanic Cloud: Evidence for the Formation of Cool Molecular Jets Driven by a Microquasar
Nagoya University（名古屋大学）；Gifu University（岐阜大学）；Institute for Advanced Study, Gifu University（岐阜大学高等研究院）；National Astronomical Observatory of Japan, National Institutes of Natural Sciences（日本国立天文台，国立自然科学研究所）；Institute for Advanced Research, Nagoya University（名古屋大学高等研究院）；Western Sydney University（西悉尼大学）
本研究通过ALMA观测发现大麦哲伦云的DEM L241/LMC P3存在微类星体驱动的冷分子CO喷流，为微类星体喷流塑造CO喷流提供了新证据，也为微类星体的发现开辟了新窗口。
2026-09-01 astro-ph.GA astro-ph.HE
Self-regulation of high-redshift black hole accretion via jets: challenges for SMBH formation
该研究通过解析模型和数值模拟，探讨AGN喷流反馈对原子冷却晕中黑洞早期增长的影响，发现喷流反馈在大部分参数空间抑制黑洞增长，并给出形成超大质量黑洞所需的严格反馈效率上限。
2024-09-18 astro-ph.GA astro-ph.HE
Jets, Bubbles, and Heat Pumps in Galaxy Clusters
来自活动星系核喷流的反馈已经被提出来抵消许多星系团的灾难性冷却。然而，目前还不清楚是哪些物理过程将双向喷流的能量耦合到ICM。我们使用MHD模拟研究了由活动星系核喷流膨胀的上升气泡的长期演化。在气泡上升的尾流中，大量的低熵气体与热的团簇气体接触。我们评估了上升气体的能量预算，并发现它与喷气机注入的总能量相当。虽然我们的模拟不包括显式的热传导，我们发现，对于合理的假设的传导系数，速率是足够快的，大部分上升的气体可能会热化之前，它下沉回核心。因此，我们建议活动星系核可以像热泵一样将低熵气体从星系团核心移动到热源，并且能够比单独从喷流直接传递能量更有效地加热内部星系团。我们表明，这种机制的最大效率，即传导热能和提升气体所需的功之间的比率，$ξ_{\mathrm{max}}$可以超过100%。而在现实情况下，$ξ$ < $ξ_{\mathrm{max}}$，活动星系核引起的热传导有可能显著提高活动星系核的热冷效率。核心集群和转换成一个平稳和持久的加热过程的活动星系核的活动。
2019-08-13 astro-ph.GA astro-ph.HE
Simulating radio emission from flickering AGN jets: travelling shocks and hotspot brightening
University of Oxford（牛津大学）；Inter-University Centre for Astronomy & Astrophysics（天文与天体物理跨大学中心）；Indian Institute of Technology, Indore（印度理工学院印多尔分校）
本研究通过模拟喷流功率闪烁对射电星系亮度和形态的影响，发现行进激波与现有激波相互作用导致热点亮度增加，并探讨变量喷流功率对观测解释的影响。
2026-01-19 astro-ph.GA astro-ph.HE
