通过 X射线与 tSZ 约束对星系星际云的强烈证据支持 cosmic ray

许多最新状态的星系模拟在不违反星系质量函数约束的情况下，面临在质量为 $M_{\rm \ast} \lesssim 10^{11} \rm M_\odot$ 的星系在 $R \sim 0.5-1$ R_{\rm vir} 处产生足够的广延软 X 射线 ($\sim 0.5-2$ keV) 辐射方面存在显著挑战。此外，探测类似星系的热 Sunyaev-Zel'dovich (tSZ) 观测表明，其热压力远低于简单 halo 水动力学和许多 hydrodynamical 模拟的预测。我们展示，这些约束可以与来自超新星 (SNe) 和/或 AGN 的 cosmic ray (CR) 形成的大规模非热压贡献相一致，这会降低 tSZ 信号，而 CR 电子通过逆 Compton 散射 CMB 产生丰富的软 X 射线。这两项观测的组合对星系星际云的压力预算提供了远超单独观测的约束力——如果这些新型 tSZ 和 X 射线观测被未来研究证实，那么它们将当今最强的证据表明星际云需要 CR 支持。相反，要在不增加整体热压力和因此 tSZ 信号的情况下通过传统热辐射产生广延 X 射线极其困难，这会使这些矛盾更加严重。最后，tSZ 与 X 射线共同解锁了一种新型观测方法，用于约束星际云 CR 压力与热压力的比例，这对 various galaxy mass scale 上的 CR 传输参数和 AGN 反馈能量具有意义。以目前在 $M_{\rm halo} \sim 10^{12} \rm M_\odot$ 处观测到的约束为例，表明星际云 CR 压力至少等于气体热压力。