辐射湍流混合层的模拟

辐射湍流混合层在具有剪切流的多相气体中应无处不在。它们是解释高速云和星系环星系介质（CGM）中观测到的高电离离子（如 OVI）的一种潜在有吸引力的解释。我们进行具有非平衡（NEI）和光致电离建模的 3D MHD 模拟，旨在检验简单的解析模型。即使纯流体动力学碰撞电离平衡（CIE）计算所得的柱密度也远低于观测值。特征流入和湍流速度远小于剪切速度，且层宽 $h \propto t_\mathrm{cool}^{1/2}$ 而非 $h \propto t_\mathrm{cool}$。柱密度并不像解析标度所预测的那样独立于密度或金属丰度，并且显示出对剪切速度和密度对比度令人惊讶的弱依赖。辐射冷却而非 Kelvin-Helmholtz 不稳定性，似乎在决定饱和状态中至关重要。由快速冷却导致的低压既播种湍流又设定热气体的夹带率，其焓通量连同湍流耗散一起为混合层提供能量。无论初始几何如何，磁场被放大并通过磁张力稳定混合层，产生几乎层流并压低柱密度。NEI 效应可将柱密度提升几倍。由 NEI 或光致电离对冷却的抑制原则上也可增加 OVI 柱密度，但实际上对 CGM 条件并不重要。为解释观测，视线必须穿透数百或数千个混合层，如果 CGM 以微小云团的‘雾’形式存在，这可能是合理的。