多相星际介质中星系风的启动

星系外流是星系演化的关键驱动因素，然而其观测到的多相性质仍难以与理论模型相协调，这些模型通常无法解释冷气体如何在热、高速风的相互作用中幸存。我们展示了热外流与多相星际介质(ISM)相互作用的高分辨率三维流体动力学模拟，其中星际介质由冷气体体积填充因子$f_v$、深度$L_{\rm ISM}$和团块大小$r_{\rm cl}$参数化。我们确定了一个普适的幸存判据$f_v L_{\rm ISM} \gtrsim r_{\rm crit}$，它推广了经典的单云条件($r_{\rm cl} > r_{\rm crit}$)，并能正确预测从无标度到$r_{\rm cl}/r_{\rm crit} \sim 10^{-2}$的各种星际介质构型中冷气体的幸存。幸存冷相迅速失去对初始星际介质结构的记忆，并演化为遵循齐普夫定律($\mathrm{d}N/\mathrm{d}m \propto m^{-2}$)的自相似团块质量谱，这表明湍流混合和辐射冷凝普遍塑造了多相外流。冷气体聚集成大小约为$\sim \chi r_{\mathrm{cl,min}}$的羽流或受限壳层，并通过从热相吸积质量而增长。层流风与团块状星际介质的相互作用在两相中驱动湍流，一阶速度结构函数遵循科尔莫戈罗夫标度律，注入尺度由$L_{\rm ISM}$设定，而速度弥散达到$\sigma \sim c_{\rm s,cold}$。即使对于$f_v \sim 10^{-3}$，冷气体的面覆盖因子也接近1，但其体积填充因子仍然很低，这解释了观测到的外流“雾状”外观。这些结果共同将小尺度云-风相互作用与星系尺度的反馈联系起来，我们讨论了它们对解释观测以及在更大尺度模拟中建模多相星系风的意义。