湍流多相介质中冷气体的存活与质量增长

天体物理气体通常为多相且高度湍流。本工作中，我们利用三维流体动力学模拟研究此类湍流多相介质中冷气体的存活与增长。类似于先前模拟相干流（风）的工作，我们发现若混合气体的冷却时间短于冷气体团块的 Kelvin-Helmholtz 时间（伴有若干弱附加马赫数依赖），冷气体即可存活。然而，存在重要差异。在存活阈值附近，长期演化高度随机，并取决于是否存在足够大的团块。在湍流中，冷气体持续碎裂，增大其表面积。这导致指数级质量增长，其增长时间由冷却时间与混合时间的几何平均给出。碎裂过程产生大量小液滴，遵循无标度 dN/dm ∝ m^{-2} 质量分布，并主导面积覆盖分数。因此，尽管存活依赖于大“云”的存在，这些云转而产生紧密耦合于热相的小液滴“雾”，可被吸收线光谱探测。我们借助蒙特卡洛模拟表明，所模拟的质量分布因成比例质量增长与液滴凝聚而自然涌现。我们讨论了结果对大尺度模拟收敛判据及环星系介质观测的启示。