宇宙射线对星系晕中热与流体静力稳定性的影响

我们研究了在同时包含宇宙射线（CR）流和扩散的模拟中，宇宙射线如何影响环星系介质（CGM）气体的热稳定性和流体静力稳定性。局部热不稳定性可被 CR 驱动的熵模传播抑制，与先前的解析工作一致。然而，在 CR 使背景气体过热之前，仅有狭窄的参数区间使此机制运作。随着热不稳定性导致的物质脱落使背景密度及因此等离子体 $\beta \equiv P_g/P_B$ 下降，CGM 变为全局不稳定。在冷盘到热晕界面，密度的锐减提升了阿尔文速度和 CR 梯度，驱动从扩散到流传输的转变。CR 力和加热增强，而抵消的引力与辐射冷却减弱，导致流体静力与热平衡均丧失。在较低 $\beta$ 晕中，CR 加热驱动高温、单相稀薄风，其速度 $v \propto (t_\mathrm{heat}/t_\mathrm{ff})^{-1}$，当 $t_\mathrm{heat}/t_\mathrm{ff} \lesssim 0.4$ 时超过逃逸速度。在较高 $\beta$ 晕中，CR 力驱动多相风，伴有冷而致密的喷泉流和显著湍流。这些流动因弱横向 B 场对 CR 的“捕获”而以 CR 为主导，并具有最高的质量负载因子。因此，局部热不稳定性可导致风或喷泉流，其中 CR 的加热或动量输入占主导。