理想化星系团核心内热不稳定性的增长与演化

即使中心冷却时间很短，星系团气态核心中的热量输入也大致与辐射冷却平衡，这意味着冷却触发了维持热平衡的反馈回路。此外，短冷却时间的核心往往具有多相结构，表明星系团内介质（ICM）在冷却时间<1 Gyr时局部变为热不稳定。本工作中，我们使用2D和3D流体动力学模拟研究理想化星系团核心中冷凝的起始。特别地，我们考察冷凝过程如何依赖于冷却时间与自由落体时间之比以及引力势的几何形状。我们得出结论：若有足够时间，ICM总能演化到发生冷凝的状态，但初始时标比tcool/tff < 10是热不稳定性增长足够快以在宇宙结构形成相关时标内影响真实星系团核心所必需的。我们发现不稳定性导致对流，且扰动在气体对流时持续增长。当扰动分布低熵尾中的时标比降至tcool/tff < 3时发生冷凝，即使体平均时标比明显更大。在我们的模拟中，引力势的几何形状对热稳定性无强烈影响。最后，我们发现若冷凝为反馈提供动力，将冷凝质量转化为热能的转换效率约10^-3就足以维持ICM中的热平衡。