星系团中的超声速运动

我们研究了在 concordance LCDM 宇宙学下形成的星系团中的星系运动。我们使用高分辨率的宇宙模拟，对暗物质和气体的动力学进行了跟踪，并包括气体冷却、加热和星形成等对星系形成至关重要的各种物理过程。通过分析八个在 z=0 时的模拟星系团中星系和星际气体性质的运动，研究了暗物质、气体和星系的速度分散剖面。我们测量了星系运动均值和气体声速随半径的变化，并计算了星系运动的平均马赫数。该模拟显示，星系平均以约为1.4的马赫数进行超声速运动，约独立于星系团中心距。星系的超声速运动可能为通过驱动弱冲击波和动力摩擦等方式为星际气体提供重要的加热源尽管这些加热过程在我们的模拟中似乎效率不高。我们还发现星系在星系团中的运动速度快于暗物质粒子。速度偏差 b_v~1.1，但小于无耗散模拟中亚星系的估计值。有趣的是，我们发现星系速度分散的切向分量存在偏差，但径向分量不存在。最后，我们发现气体存在显著的随机批量运动。典型的气体速度约为气体声速的20-30%。这些随机运动在我们的模拟星系中仅提供约10%的总压力支撑。如果在 X射线星系观测的水动力学分析中忽略非热力学压力支撑，将偏低总质量的测量结果。