谱分辨宇宙线：II——动量依赖的宇宙线扩散驱动强星系风

近来，宇宙线(CR)反馈已被确认为星系形成中的关键过程，但尽管粒子能量跨越逾十二个数量级，此前多数模拟将 CR 分布的能依赖性积分掉了。为改进这一简化，我们给出谱分辨 CR 的实现与首次应用，其耦合于星系形成模拟中的磁流体动力学。CR 的谱模型实现了更精确的 CR 冷却，并允许能量依赖的空间扩散；我们为此引入一种新型稳定数值算法，在高度动力学系统中被证明不可或缺。我们用此新模型进行星系形成模拟，并将结果与采用简化扩散输运及假设稳态谱的有效冷却的灰 CR 方法比较。我们发现，谱分辨 CR 的星系在形态、恒星形成率及外流强度与结构上都存在差异。有趣的是，首个外流锋面由平均动量约 $\sim200-600\,\mathrm{Gev}~c^{-1}$ 的 CR 驱动。后续达到单位量级质量负载因子的外流，主要由平均动量渐小、约 $\sim8-15\,\mathrm{GeV}~c^{-1}$ 的 CR 发动。星系中心的 CR 谱迅速趋近稳态，且不随时间显著变化。在外盘与外流区，谱形仅在演化约 $\sim2\,\mathrm{Gyr}$ 后才接近稳态。此外，近似稳态谱的形状因星系各区域而异，这凸显了主动纳入完整 CR 谱的重要性。