原子汇聚流形成的多相星际介质宏观性质的双峰行为及收敛分辨率要求
星系天体物理
2020-12-23 v1
摘要
我们系统地进行了20 km s^-1暖中性介质(WNM)汇聚流的水动力学模拟，以计算冷中性介质(CNM)的形成，特别关注多相星际介质(ISM)的平均性质，例如10 pc尺度上的平均激波锋位置和平均密度。我们的结果表明，这些平均性质的收敛需要0.02 pc的空间分辨率，该分辨率需能分辨热不稳定中性介质(UNM)的冷却长度，以追踪从WNM到CNM的动力学凝聚过程。我们还发现，根据上游WNM密度涨落振幅(= sqrt(<drho^2>)/rho_0)的不同，平均性质中会出现两种不同的激波后状态。当振幅 > 10%时，激波与密度不均匀性的相互作用导致 > 3 km s^-1的激波后湍流强烈驱动，该湍流在激波压缩层中占主导地位能量预算。湍流阻止了由冷却引起的动力学凝聚及随后的CNM形成，CNM质量分数保持在 ~ 45%。相反，当振幅 <= 10%时，激波锋保持近乎平直的几何形态，CNM形成高效进行，CNM质量分数达到 ~ 70%。速度弥散被限制在热不稳定性介导的2 - 3 km s^-1水平，该层由湍流和热能同等支撑。我们还提出了一个有效状态方程，将WNM汇聚流形成的多相ISM建模为单相ISM。
引用
@article{arxiv.2010.12368,
title = {Bimodal Behavior and Convergence Requirement in Macroscopic Properties of the Multiphase Interstellar Medium Formed by Atomic Converging Flows},
author = {Masato I. N. Kobayashi and Tsuyoshi Inoue and Shu-Ichiro Inutsuka and Kengo Tomida and Kazunari Iwasaki and Kei E. I. Tanaka},
journal= {arXiv preprint arXiv:2010.12368},
year = {2020}
}
备注
21 pages, 13 figures, 3 tables, submitted to the ApJ, included the referee comments