引力坍缩和紫外背景对星际介质的预热

在宇宙学流体动力学模拟中研究了结构坍缩和紫外背景对星际介质(IGM)的预热。当引力坍缩是唯一的加热机制时，我们发现 (1) 在 $z=0$ 时，分别有 $60\%, 45\%$ 的 IGM 被加热到 $S>8, 17$ kev cm$^2$ 以上，但在 $z=2$ 时这些比例迅速下降到几个百分点，(2) 自 $z=2$ 以来，对于质量 $M<10^{11.5}$ $M_{\odot}$ 的晕，超过 $75 \%$ 的晕周气体熵 $S_{\rm{cir}}$ 高于维里熵，但对于质量 $M<10^{10.5} M_{\odot}$ 的晕，在 $z=0$ 时高于星系形成预防模型所需熵 $S_{\rm{pr}}$ 的比例仅为 $15-20 \%$，并随着红移增加而降低。(3) 假设金属丰度为 $Z \leq 0.03 Z_{\odot}$，对于质量 $M<10^{10.5} M_{\odot}$ 的晕，在 $z \lesssim 0.5$ 时，其晕周气体冷却时间长于哈勃时间 $t_{cool,cir}>t_{\rm{H}}$ 的比例仅为 $5-10 \%$，在 $z \geq 1$ 时甚至更低。(4) 纤维状结构中的气体经历了最强的预热。此外，我们表明 UVB 不能提高 $S>17$ kev cm$^2$ 的 IGM 比例，但可以将低质量晕($<10^{10.5} M_{\odot}$)中具有 $S_{\rm{cir}}>S_{\rm{pr}}$ 的比例在 $z=0$ 时提高到约 $\sim 70 \%$，并将具有 $t_{\rm{cool, cir}}>t_{\rm{H}}$ 的比例在 $z \lesssim 0.5$ 时提高到 $15-30 \%$。我们的结果表明，由引力坍缩和 UVB 引起的预热不足以满足预防模型的需求，特别是对于质量在 $10^{10.5}<M<10^{11.5} M_{\odot}$ 的晕。然而，这两种机制可能导致大尺度星系一致性。