Rhea磁流体力学模拟中宇宙射线的动力学影响
星系天体物理
2025-08-18 v2
摘要
本研究探讨了宇宙射线（CRs）在类似银河系的星系中的动力学影响，基于Rhea模拟套件。由于其巨大的能量密度，宇宙射线通过支持星系风、调制星形成以及塑造星际介质（ISM）能量构成，对ISM产生重要影响。模拟包含多相ISM、自洽的CR输运在迁移扩散近似法中，以及与磁场的相互作用，以研究其对星系演化的影响。关键发现表明，CRs会降低星形成率，驱动弱但持续的风暴，质量加载因子约为0.2，将注入的CR能量的20%-60%通过CR驱动的风暴输送。这些CR驱动的风暴不仅从星系中心喷发，还在整个盘面广泛分布，凸显了其渗透性动力学影响。以CRs支持的星系盘与以磁场为主的设置相比，显示更大的垂直结构宽度，尽管尺度高度相似。CR反馈增强了磁通输运至星系外围介质（CGM），导致磁场强度约为0.5微高斯、气体温度降至10^5开尔文以下的磁化丰富CGM。CR能量在盘面相对平滑分布，梯度长度超过分子云的典型尺度，表明CR行为并非绝热。
引用
@article{arxiv.2502.02635,
title = {The dynamical impact of cosmic rays in the Rhea magnetohydrodynamics simulations},
author = {Karin Kjellgren and Philipp Girichidis and Junia Göoller and Noé Brucy and Ralf S. Klessen and Robin G. Tress and Juan Soler and Christoph Pfrommer and Maria Werhahn and Simon C. O. Glover and Rowan Smith and Leonardo Testi and Sergio Molinari},
journal= {arXiv preprint arXiv:2502.02635},
year = {2025}
}
备注
22 pages, 17 figures. Accepted to A&A. See additional Rhea companion paper G\"oller et al. at arXiv:2502.02646