从云到薄膜：几何决定多相气体温度 PDF 的形状

温度概率分布函数 (PDF) 是多相湍流气体热结构的紧凑描述，directly 链接到观测量，如辐射/吸收线比值和相位质量分数。在周边星系介质 (CGM) 文献中，温度 PDF 常被解释为平面湍流辐射混合层，而解析模型成功地再现了模拟的温度结构。这类 PDF 被假设为普适的。相比之下，多相星际介质 (ISM) 的研究通常使用湍流盒子模拟，产生宽广的 PDF，但缺乏清晰的理论解释。我们使用在 ISM 和 CGM 条件下进行的 3D 流体动力学模拟，比较平面混合层与湍流盒子模拟在相同的微观物理条件下的情况。尽管冷却和湍流驱动相同， resulting 的温度 PDF 差异显著。缺失的要素是几何。我们演示，温度 PDF 可分解为温度等高面积和相应温度层厚度的乘积。层厚度主要由微观物理决定，如辐射冷却和热传导，已被现有的混合层模型准确捕获。然而，等高面积由形态学决定。在混合层中保持薄片状，在湍流介质中，冷气体形成云状，其界面随温度扩张，最终渗透到相连的薄片中。这种几何转变产生宽广的 PDF，具有较大的中间温度质量分数。这些结果对长期存在的难题如 ISM 中的热不稳定气体、CGM 中大量 OVI 储备以及 X-ray-H$\alpha$ 相关性在“胖虫”尾部具有深远意义。