Astrophysical gases such as the interstellar-, circumgalactic- or intracluster-medium are commonly multiphase, which poses the question of the structure of these systems. While there are many known processes leading to fragmentation of cold gas embedded in a (turbulent) hot medium, in this work, we focus on the reverse process: coagulation. This is often seen in wind-tunnel and shearing layer simulations, where cold gas fragments spontaneously coalesce. Using 2D and 3D hydrodynamical simulations, we find that sufficiently large ($\gg c_{\rm s} t_{\rm cool}$), perturbed cold gas clouds develop pulsations which ensure cold gas mass growth over an extended period of time ($\gg r / c_{\rm s}$). This mass growth efficiently accelerates hot gas which in turn can entrain cold droplets, leading to coagulation. The attractive inverse square force between cold gas droplets has interesting parallels with gravity; the `monopole' is surface area rather than mass. We develop a simple analytic model which reproduces our numerical findings.
Cavity-driven Gas Transport in Cool-Core Clusters: Implications for Multiphase Gas Cooling
University of Alabama in Huntsville（亨茨维尔阿拉巴马大学）；University of Waterloo（滑铁卢大学）；ICRAR, Perth, Western Australia（西澳大利亚珀斯 ICRAR）；Harvard-Smithsonian center for Astrophysics（哈佛-史密森尼天体物理中心）
Survival and mass growth of cold gas in a turbulent, multiphase medium
天体物理气体通常是多相的，并且是高度湍流的。在这项工作中，我们调查的生存和增长的冷气体在这样一个湍流，多相介质中使用三维流体动力学模拟。类似于以前的工作模拟相干流（风），我们发现，冷气生存，如果混合气体的冷却时间比冷气团的开尔文-亥姆霍兹时间短（与一些弱的额外的马赫数的依赖性）。然而，两者之间存在着重要的区别。在生存阈值附近，长期演化是高度随机的，并且受到足够大的团块的存在的影响。在湍流中，冷气体不断碎裂，从而增加其表面积。这导致指数质量增长，增长时间由冷却和混合时间的几何平均值给出。碎片化过程导致大量的小液滴，其遵循无标度$\mathrm{d} N/\mathrm{d} m \propto m^{-2}$质量分布，并且主导面积覆盖分数。因此，虽然存活取决于大的“云”的存在，但这些云反过来又产生与热相紧密耦合的较小液滴的“雾”，其通过吸收线光谱法进行探测。我们表明，借助蒙特卡罗模拟，模拟的质量分布自然出现由于成比例的质量增长和凝结的液滴。我们讨论了我们的结果的收敛标准的环星系介质的大规模模拟和观测的影响。
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]
