超级新星驱动的孤立盘状星系磁动力学的 ab initio 模拟

我们利用孤立的银河质量星系形成模拟，以及 novel 的磁流体动力学（MHD）超级新星反馈方案，研究孤立螺旋星系的磁场演化。我们的主要结果是，超级新星爆炸可为磁动力学提供种子并驱动其发展，使得磁场的强度和形态与观测结果一致。在我们的模型中，超级新星提供热能，同时携带低水平磁场及其喷射物。热膨胀驱动湍流，这在两种作用下都发挥关键作用：一方面高效地将磁场混合到星际介质中，另一方面通过湍流磁动力学放大磁场。本文详细描述了将 MHD 超级新星反馈方案实现于公开的 ENZO 代码中的计算方法，这改进了 ENZO 现有针对恒星和活跃星系热力学反馈模块的功能。我们发现磁场在 Gyr 时间尺度上在整个盘面内达到微特斯水平。磁场也发展出大尺度结构，似乎与盘面的螺旋臂密度结构相关联。我们发现，由超级新星喷射物种子化学金属化的磁动力学可预测星际气体金属浓度与磁场强度之间持久的相关性。我们还生成了来自模拟预测的全天形状的 Faraday 旋转测量图，并与观测结果进行了直接比较。