星系外流中的激波-多云团相互作用——II. 辐射分形云与冷气体热力学

星系风对宇宙物质循环至关重要，将物质从星系致密区域向外传输。观测表明此类风中存在不同温度相的共存，这并不容易解释。我们展示了一组3D激波-多云团模拟，考虑了10² K到10⁷ K温度范围内的辐射加热与冷却。激波加热、动力学不稳定性、湍流以及辐射加热和冷却之间的相互作用，产生了具有类雨形态的复杂多相流。云气体碎裂并持续被侵蚀，高效地混合且质量加载。由此产生的温暖混合气体随后冷却并沉淀为新的致密云团，重复该过程。因此，辐射冷却能够通过辅助来自温暖云和炽热风的气体凝结，维持快速运动的致密气体。在随之而来的外流中，温度≳10⁶ K的炽热气体跑在温暖和冷相之前，后者分别达到约10⁴ K和约10² K的热平衡。尽管在外流中炽热气体的体填充因子更高，大部分质量集中在具有这些温度的致密气体云团和细丝中。更多孔的多云层导致更垂直延伸的外流，而致密气体在更致密层中更高效产生。冷相并非由动压加速，而是从非热平衡的温暖和混合气体中沉淀出来。该循环可以解释银河系中心外流中高速H I气体（N_H I = 10¹⁹⁻²¹ cm⁻²且Δv_FWHM ≲ 37 km s⁻¹）的存在。