磁化原子冷却晕中气体坍缩过程中的间歇碎裂与统计涨落
星系天体物理
2019-06-12 v2 宇宙学与河外天体物理
摘要
观测揭示在宇宙大爆炸后约 7 亿年即存在超大质量黑洞（SMBH）。其形成路径仍存争议。我们探究经湍流小尺度发电机强烈放大的磁场对直接坍缩情形下 SMBH 种子形成的影响。在本研究中，我们首次执行了采用未分辨可压缩 MHD 湍流模型的宇宙学磁流体力学大涡模拟。我们总共对 9 个晕进行了 36 次模拟，每个晕具有两种不同的初始磁场强度，并分别启用与禁用未分辨湍流模型。我们利用自适应网格加密方法达到小于一个原天文单位的等效空间分辨率。我们考虑由原子氢调节冷却且分子氢被强辐射场解离的 regime。我们的主要发现是，晕在最终输出时的大多数气体性质主要由失控引力坍缩决定。在所有情形中湍流均为超声速和超阿尔文速，磁场被放大至近似动力学相关 regime。最后，坍缩过程中的碎裂是间歇的，质量吸积率范围为 0.2–3 Msun/yr。这表明强放大磁场和湍流在小尺度上提供额外压力支撑，并使直接坍缩在所需环境条件下成为形成大质量天体的可行情形。
引用
@article{arxiv.1903.00017,
title = {Intermittent fragmentation and statistical variations during gas collapse in magnetised atomic cooling haloes},
author = {Philipp Grete and Muhammad A. Latif and Dominik R. G. Schleicher and Wolfram Schmidt},
journal= {arXiv preprint arXiv:1903.00017},
year = {2019}
}
备注
11 pages, 7 figures, accepted for publication in MNRAS