模拟喷流与团簇内介质的相互作用

星系团中心超大质量黑洞产生的喷流，通过向团簇内气体注入能量，是缓和气体冷却及随后恒星形成的潜在候选机制。在本工作中，我们使用移动网格磁流体动力学代码 Arepo 模拟了喷流与团簇内介质的相互作用。我们的模型在星系团中心注入超声速、低密度、准直且磁化的外流，这些外流随后被周围气体阻挡、热化，并膨胀形成充满宇宙射线的低密度空腔。我们对空腔的产生、膨胀和瓦解进行了高分辨率非辐射模拟，发现其动力学演化与由大尺度瑞利-泰勒不稳定性主导的理想化低密度空腔模拟在定性上一致。空腔的浮力上升并未以充满体积的方式产生具有显著能量意义的小尺度混沌运动，而是在空腔尾流中产生系统的向上运动以及与之垂直的相应回流。我们发现，总体上 50% 的注入能量最终进入不属于空腔的物质中，约 25% 保留在内部 100 kpc 范围内。我们得出结论，由喷流膨胀、浮力上升的空腔驱动了系统的气体运动，这在加热中心区域中起重要作用，而空腔物质的混合是次要的。令人鼓舞的是，负责这种能量沉积的主要机制在未来的高分辨率星系团宇宙学模拟所能达到的分辨率下已经可以被建模。