巨型星系中宇宙射线反馈：对束态物质分布的影响
宇宙学与河外天体物理
2025-05-30 v2 高能天体物理现象
摘要
我们利用顺序估计和观测约束，认为来自巨型黑洞产生的相对论性宇宙射线(CRs)的反馈在组质量星系的视界半径及更大范围内可能具有特别大的作用。我们指出，对于一系列合理但不确定的CR输运参数和能量，中心巨型黑洞其生命周期内产生的CR压力可达组质量10^13-10^14 M_sun星系外缘的热气体压力水平（但不适用于更大质量的星团）。CR反馈在低红移期的性质不受来自较小半径处热气体辐射冷却率的良好预测，这通常被用作“当前”黑洞反馈的代理。这是因为大多数黑洞增长发生在更大质量星系的早期，CR输运 timescales在星系外缘可达Gyr以上；因此，累积的CR能量取决于星系整个黑洞活动史。组质量系统中巨大的CR压力可能导致CR驱动的外流，将气体从较大的星系半径输送到视界之外。这种反馈不被当前的宇宙学模拟所捕获，后者仅关注机械黑洞反馈；特别是，即使CRs来源的机械反馈已关闭，CR反馈仍可能持续作用数十亿年。我们推测，这种CR反馈可能对解释弱引力S_8矛盾以及来自动力学Sunyaev-Zeldovich测量的强大反馈证据具有重要意义。讨论了检验这一机制的观测前景以及在宇宙学模拟中实现必要物理的可能性。
引用
@article{arxiv.2502.01753,
title = {Cosmic Ray Feedback in Massive Halos: Implications for the Distribution of Baryons},
author = {Eliot Quataert and Philip F. Hopkins},
journal= {arXiv preprint arXiv:2502.01753},
year = {2025}
}
备注
12 pages, 5 figures. final version accepted by the Open Journal of Astrophysics