加热速率对三相星际介质稳定性的影响

我们利用一个 $1$ kpc$^2$、垂直延展区域的三维模拟，研究了远紫外（FUV）加热速率对三相星际介质稳定性的影响。FUV 加热速率设定了冷（$\sim10^2$ K）与温（$\sim10^4$ K）中性介质（CNM 与 WNM）能够在平衡态共存的热压力范围。即便没有调节 FUV 加热速率的变化恒星形成率，气体物理也将压力维持在两相区间内：因为辐射加热与冷却过程发生在比声波传播更短的时间尺度上，湍流压缩倾向于在宽泛的加热速率范围内将星际介质保持在 CNM-WNM 压力区间内。热压力主要由加热速率决定，流体静力学影响甚微。垂直速度弥散根据需要调整以在给定的热压力下提供流体静力支撑：当在 $\gtrsim500$ pc 尺度上计算湍流压力 $\langle\rho\rangle\sigma_z^2$ 时，热压力加湍流压力近似等于气体的重量。在小于三倍的加热速率因子内，温气体体积填充分数为 $0.2<f_w<0.8$，在更高加热速率下 $f_w$ 接近 unity，在更低加热速率下接近零。我们建议，未分辨 CNM 的宇宙学模拟应将星际热压力维持在两相区间内。