用周期盒模拟刻画湍流多相晕介质

星系团内介质（ICM）中的湍流由活动星系核（AGN）喷流、并合以及落入星系的尾流驱动。它不仅支配气体运动，还在 ICM 热力学中扮演关键角色。湍流可通过产生密度涨落来引发热不稳定性，并将热相与冷相混合产生具有短冷却时间的中间温度气体（$10^4$--$10^7$ $\mathrm{K}$）。我们进行高分辨率（$384^3$--$768^3$ 分辨率元）多相 ICM 的理想化模拟，研究以 $f_{\mathrm{turb}}$（$0.001$--$1.0$，湍流强迫功率与净辐射冷却率之比）表征的湍流强度的影响。我们分析密度与温度分布、气体扰动的振幅与性质，以及跨温度相变的概率。我们还研究质量与体积加权热加热以及弱 ICM 磁场的影响。对于低 $f_{\mathrm{turb}}$，气体分布介于热相与冷相之间呈双峰。不同相之间的混合随 $f_{\mathrm{turb}}$ 增大而更高效，产生更多中间温度气体。强湍流（$f_{\mathrm{turb}}\geq0.5$）产生更大密度涨落与更快冷却。均方根对数压力涨落随马赫数标度 $\sigma_{\ln{\bar{P}}}^2\approx\ln(1+b^2\gamma^2\mathcal{M}^4)$，不受热不稳定性影响，且与流体湍流相同。相反，以 $\sigma_s^2$ 表征的密度涨落大得多，尤其对于 $\mathcal{M}\lesssim0.5$。在磁流体动力学模拟中，磁场在冷相提供显著压力支撑，但对弥漫气体分布以及涨落的性质与振幅无强烈影响。