由宇宙射线驱动的银河风暴:考虑分辨 ISM 和离子-中性阻尼
星系天体物理
2025-06-16 v2 高能天体物理现象
摘要
反馈过程决定了星系的结构和演化。双曲面可以通过星间质 (ISM) 中的超新星爆炸释放能量,为多相银河风暴供能。在超新星残留物处加速的宇宙射线 (CR) 是反馈的重要组成部分。CRs 可以有效地推动风力驱动;然而,其影响高度依赖于所采用的 CR 传输模型。我们使用具有广泛分辨率的“高塔盒”模拟对星系盘的一个区域进行模拟,采用移动网格磁流体动力学代码 AREPO,包括多种 CR 实现和 CRISP 非平衡化学模型。我们表征了 CR 反馈对星形成和多相外流的影响。虽然 CRs 驱动的风能够为全局尺度的风提供能量,但纯热风在到达盘中面积上方 3 kpc 时会失去大部分能量。我们进一步发现,所采用的 CR 传输模型显著影响风的稳态。在包含 CR 运输、流动、扩散和非线性朗道阻尼的模型中,CRs 提供了非常强的反馈。此外,考虑离子-中性阻尼 (IND) 可使 CRs 与冷 ISM 脱钩,从而减轻其对星形成率的影响。尽管如此,CRs 在最现实的模型中仍能够加速温暖气体并提升冷气体在风中的位置,但对冷气体和热气体的影响很小。该模型显示中等质量加载和显著的 CR 能量加载,表明 IND 并未防止 CRs 提供有效的反馈。
引用
@article{arxiv.2410.06988,
title = {Cosmic Ray-Driven Galactic Winds with Resolved ISM and Ion-Neutral Damping},
author = {Brandon Sike and Timon Thomas and Mateusz Ruszkowski and Christoph Pfrommer and Matthias Weber},
journal= {arXiv preprint arXiv:2410.06988},
year = {2025}
}
备注
28 pages, 13 figures. Accepted to ApJ