宇宙射线对环星系介质中热不稳定性的影响
星系天体物理
2020-11-11 v2
摘要
在各类星系的环星系介质(CGM)中,大量冷(~ 10^4 K)气体库存在并延伸至晕半径之外甚至更远。电离建模表明,冷 CGM 气体的密度显著低于基于与热 CGM 气体热压力平衡的理论预测值。在这项工作中,我们研究了宇宙射线物理通过热不稳定性形成冷气体的影响。我们使用理想化的三维磁流体动力学模拟来追踪引力分层介质中热不稳定气体的演化。我们发现宇宙射线压力降低了通过热不稳定性形成的冷气体云的密度并增大了其尺寸。我们建立了一个简单模型,描述冷云尺寸以及冷、热气体相对密度如何依赖于宇宙射线压力。宇宙射线压力可帮助抵消重力,使冷气体在 CGM 中停留更久,从而增加预测的冷质量分数并降低预测的冷气体流入率。高效的宇宙射线传输(通过流或扩散)将宇宙射线压力从冷气体重新分配到背景介质,导致冷气体性质介于低效传输模拟和无宇宙射线模拟的预测之间。我们表明,宇宙射线可显著减少星系吸积率,并解决理论模型与冷 CGM 气体性质的观测约束之间的张力。
引用
@article{arxiv.2008.04915,
title = {The Impact of Cosmic Rays on Thermal Instability in the Circumgalactic Medium},
author = {Iryna S. Butsky and Drummond B. Fielding and Christopher C. Hayward and Cameron B. Hummels and Thomas R. Quinn and Jessica K. Werk},
journal= {arXiv preprint arXiv:2008.04915},
year = {2020}
}
备注
Accepted for publication in ApJ; 28 pages, 15 figures. Simulation movies can be found at https://www.irynabutsky.me/movies