在星系形成流体动力学模拟中考虑宇宙射线反馈
天体物理学
2009-11-11 v1
摘要
众所周知, 宇宙射线 (CRs) 在我们银河系的星际介质中对压力贡献显著, 这表明它们可能在星系形成和演化过程中对星形成起重要调节作用。我们在此讨论一种新颖的 CRs 物理处理方法及其在平行平滑粒子流体代码 GADGET-2 中的实现。在我们的方法中, 每个气体流体单元的非热 CRs 群系近似为单一动量分布中的幂律谱, 其特征为幅度、截止值和固定斜率。包括绝热压缩在内的若干物理源项和汇项被建模, 以修改每个粒子的 CR 压力。最重要的源项包括由超新星和冲击波加速注入的 CRs, 主要汇项为库仑相互作用导致的热化和厦性相互作用导致的灾难性损失。我们还包括 CRs 的扩散。我们的方案使我们能够进行首次自洽地考虑 CR 物理的宇宙结构形成模拟。在孤立星系的模拟中, 我们发现 CRs 可以显著降低小星系的星形成效率, 其 virial 速度低于 ~80 km/s, 该效应在低质量尺度上逐渐加强。在高红移的宇宙模拟中, 小型 halo 的总质量-光度比以及光度函数的暗端受到强烈影响。当跟随 CR 在冲击波中的加速时, 在 z~3-6 时, 结构形成冲击波处消耗的约 40% 能量以 CR 压力形式出现, 但在低红移时, 当冲击分布越来越 dominated by lower Mach 数时, 这一比例下降到 ~10%。
引用
@article{arxiv.astro-ph/0603485,
title = {Cosmic ray feedback in hydrodynamical simulations of galaxy formation},
author = {Martin Jubelgas and Volker Springel and Torsten A. Ensslin and Christoph Pfrommer},
journal= {arXiv preprint arXiv:astro-ph/0603485},
year = {2009}
}
备注
submitted to A&A, 36 pages, 27 figures (partially in reduced resolution)