用于磁流体力学模拟的具UV辐射转移的多相星际介质光化学与加热/冷却
星系天体物理
2022-12-28 v1 天体物理仪器与方法
摘要
我们提出了一种与化学及紫外（UV）辐射转移耦合的高效加热/冷却方法，可应用于星际介质（ISM）的数值模拟。我们追踪氢物种（H、H、H）的随时间演化，假设碳/氧物种（C、C、CO、O和O）在给定的非稳态氢丰度下处于形成-销毁平衡，并包含捕捉所有ISM相热力学所必需的基本加热/冷却过程。来自离散点源和弥漫背景的UV辐射分别通过自适应射线追踪和六射线近似来追踪，并允许H自屏蔽；宇宙射线（CR）加热与电离亦被纳入。为验证我们的方法并展示其在一系列密度、金属丰度和辐射场下的应用，我们进行了一系列测试，包括热压强对密度的平衡曲线、光解离区中的化学与热结构、H I到H的转变，以及H II区和辐射超新星遗迹的膨胀。细致处理光化学与CR电离对ISM物理的许多方面至关重要，包括确定冷、暖中性相共存的热压强。我们提醒，当前星系形成模拟中使用的许多加热与冷却处理未能正确再现中性ISM中的热压强与电离分数。我们的新模型在MHD代码Athena中实现，并纳入TIGRESS模拟框架，用于研究广泛环境中形成恒星的ISM。
引用
@article{arxiv.2210.08024,
title = {Photochemistry and Heating/Cooling of the Multiphase Interstellar Medium with UV Radiative Transfer for Magnetohydrodynamic Simulations},
author = {Jeong-Gyu Kim and Munan Gong and Chang-Goo Kim and Eve C. Ostriker},
journal= {arXiv preprint arXiv:2210.08024},
year = {2022}
}
备注
57 pages, 22 figures; accepted for publication in ApJS