不同宇宙线输运模型对星系形成的影响

能量约 GeV 的宇宙线(CRs)可对星际、环星系和星系际介质(ISM、CGM、IGM)的能量与压力收支作出显著贡献。近期的宇宙学模拟已开始探究这些效应,但几乎所有研究都局限于具有恒定 CR 扩散系数和/或流速度的简化模型。通过外源湍流与自激发波进行 CR 传播/散射的物理模型所预言的输运系数是局域等离子体性质的复杂函数。在 companion paper 中,我们考虑了广泛的观测约束,以甄别出既满足银河系(MW)又满足河外 $\gamma$ 射线约束的、具有物理动机的宇宙线传播标度律。在此,我们比较了这些模型相对于更简单的“扩散+流动”模型在矮星系至 MW 质量尺度上对星系与 CGM 性质的影响。物理模型预言 CR 扩散系数存在很大的局域变化,其中位扩散系数随银心半径增大而增大,并随星系质量与红移减小而减小。这些效应导致 CGM 中 CR 能量密度的下降比简化模型更迅速,进而使 CR 对星系恒星形成率(SFRs)、CGM 吸收轮廓与星系外流的影响更弱。更具物理性的 CR 模型的预言倾向于落在完全忽略 CR 的模型与采用恒定扩散系数处理 CR 的模型之间。