射电宇宙结构形成冲击与宇宙射线

宇宙结构形成期间的冲击波不仅在对virial化结构的气体进行热化方面发挥关键作用，还通过扩散性冲击加速作用加速产生相对论性宇宙射线 (CR)。我们讨论了对宇宙射线物理的新型数值处理方法，以及在平滑粒子流体动力学模拟中identifying and measuring冲击强度的形式化方法。在我们的方法论中，non-thermal CR population被自一致地处理，以评估其对热气体的动力学影响以及其他对宇宙观测的影响。使用该形式化方法，我们研究了在 Lambda 冷暗物质模型下的高分辨率流体动力学模拟中热化过程的历史。坍缩的宇宙结构被包围着马赫数可达 1000 的冲击波，但它们在热化能量平衡中扮演次要角色。然而，这一发现对于理解宇宙射线在大尺度结构中的空间分布具有重要意义。在高分辨率的星系团模拟中，我们发现平均 CR 压力贡献较小，由于内部 halo 中较低马赫数的流体冲击加速效率较小，以及 CRs 的较软等温指数。然而，在核心区域，CR 压力与热压达到平衡，导致有效等温指数降低，从而增大中心星系内物质的可压缩性。该效应增加了星系中心密度和压力，从而增加了结果 X 射线辐射和中心 Sunyaev-Zel'dovich 效应。然而，积分 Sunyaev-Zel'dovich 效应仅略有变化。