垂直分层星系盘中具有热不稳定性的星系螺旋激波

星系螺旋激波是主导的形态特征，并被认为负责盘状星系旋臂内的子结构形成。它们还可以通过利用（差动）旋转运动，向星际气体贡献大量的动能。我们使用数值流体动力学模拟来研究垂直分层星系盘中具有热不稳定性的螺旋激波的动力学和结构，重点关注类似于太阳邻域的环境条件（加热和星系势）。我们最初考虑一个处于垂直流体静力学平衡的等温盘，并让其经受星际冷却和加热以及恒星螺旋势的演化。由于热不稳定性，一个面密度为$\Sigma_0 \geq 6.7\Surf$的盘迅速在近盘面处转变为夹在稀薄气体层之间的薄而致密的板层。施加的螺旋势导致一个垂直弯曲的激波，该激波在垂直于旋臂的平面内表现出强烈的扑动运动。饱和时的整体流动结构由旋臂、激波后膨胀区和旋臂间区域组成，它们通常分别占据臂间距离的10%、20%和70%，气体在其中分别停留臂间穿越时间的15%、30%和55%。流动的特征是在激波处从稀薄相到致密相的转变，以及在激波后膨胀区从致密相到稀薄相的转变，尽管具有过大激波后密度的气体不会经历这种返回相变，而是形成致密凝聚体。如果忽略自引力，激波扑动会驱动气体中的随机运动，但在盘面方向仅达到$\sim 2-3 \kms$，在垂直方向小于$2\kms$。时间平均的激波剖面显示……（删节）。