磁场对热不稳定性的影响

冷气体 ($T\sim 10^{4} \ \mathrm{K}$) 在星系和星系团晕中非常常见。其起源尚无明确共识。此类气体可能通过星系或 AGN 风从中心星系抬升上来。或者，它可能通过热不稳定性原位形成。之前已在流体动力学模拟中证明，当冷却时间与自由落体时间之比 $t_\mathrm{cool}/t_\mathrm{ff}$ 低于阈值时，会发生向多相介质的碎裂。在这里，我们使用三维平面平行 MHD 模拟来研究磁场的影响。我们发现，由于磁张力抑制了凝聚气体的浮力振荡，它使所有尺度 $l_\mathrm{A}^\mathrm{cool} \sim v_\mathrm{A} t_\mathrm{cool}$ 以下的尺度失稳，从而增强热不稳定性。该效应令人惊讶地独立于磁场方向或冷却曲线形状，甚至在极低的磁场强度下就开始起作用。磁场显著改变了热不稳定性的幅度和形态，其中 $\delta \rho/\rho \propto \beta^{-1/2}$，$\beta$ 是热压与磁压之比。在星系晕中，磁场可使整个晕的气体处于热不稳定状态，并可能成为冷气体普遍存在的一个有吸引力的解释，即使在被动熄灭星系的晕中也是如此。