宇宙射线可驱动富气高红移盘星系的强烈外流

我们展示了针对大质量恒星形成（40 Msun/yr）盘星系的磁化星际介质（ISM）模拟，这些星系具有高气体面密度（~100 Msun/pc^2），类似于观测到的高红移恒星形成盘。我们假设 II 型超新星将其能量的 10% 以宇宙射线形式沉积到 ISM 中，并忽略热能或动量的额外沉积。采用典型的银河系宇宙射线扩散系数（3e28 cm^2/s），我们证明仅这一过程即可触发局部强低密度星系风的形成，并维持垂直开放的磁力线。在相对论性流体附加压力梯度的驱动下，风速可超过 1000 km/s，远高于星系的逃逸速度。全局质量加载（即星系风中离开星系盘的气体质量与恒星形成率之比）在系统达到平衡后变为量级为 1。我们得出结论，超新星遗迹中加速的相对论性粒子本身提供了一种自然且高效的机制，能够触发类似于高红移星系中观测到的质量加载星系风。这些风还有助于解释星系中气体转化为恒星的低效率，以及星系际介质早期的金属增丰。该机制的重要性至少可与传统考虑的来自大质量恒星的动量反馈以及来自超新星爆炸的热和动能反馈相当。