恒星形成星系序列中的宇宙线 I：宇宙线压强与量热性
星系天体物理
2021-01-27 v2 高能天体物理现象
摘要
在银河系中，宇宙线（CRs）在星际介质中具有重要动力学作用，有助于流体静力平衡，并可能帮助调节恒星形成。然而，对于气体含量或恒星形成率与银河系显著不同的星系，我们对宇宙线重要性的了解要少得多。在此，我们构建了强子宇宙线输运、损失及其对压强平衡贡献的自洽模型，作为星系性质的函数，参数范围涵盖从矮星系到极端星暴星系的广泛区间。虽然从亚银河系矮星系到明亮星暴星系，宇宙线能量密度从 eV cm 增加到 keV cm，但强烈的强子损失使得随着恒星形成率面密度的增加，宇宙线在动力学上变得越来越不重要。在类银河系系统中，宇宙线压强在星系中平面通常可与湍动气体压强和磁压强相比拟，但在致密星暴中宇宙线压强与气体压强之比降至 。在此极限下，星系也变得越来越具有宇宙线量热性并在伽马射线波段明亮。在固定星系性质下，量热程度对宇宙线输运的假定模型敏感，特别是对在中性星际介质中相互作用并经历强烈流损失所花费的时间敏感。我们还发现，在参数空间的某些区域中不可能存在流体静力平衡盘，在本系列论文的 II 中我们利用这一结果推导了恒星形成面密度与气体面密度平面上的一条临界曲面，超过该曲面宇宙线可能驱动大尺度星系风。
引用
@article{arxiv.2006.15819,
title = {Cosmic rays across the star-forming galaxy sequence. I: Cosmic ray pressures and calorimetry},
author = {Roland M. Crocker and Mark R. Krumholz and Todd A. Thompson},
journal= {arXiv preprint arXiv:2006.15819},
year = {2021}
}
备注
Accepted for publication in MNRAS. 23 pages, 10 figures. Changes from v1 include a new bibliography of symbols and a new appendix