引力分层等离子体中的热不稳定性：对星系团和星系晕多相结构的影响

我们使用简化的平面平行数值模拟，研究了引力分层等离子体中冷却、加热、热传导和磁场之间的相互作用。由于在群或星系团等大质量晕中，物理加热机制仍不确定，我们采用了一种简单的、基于观测启发的方案，该方案在大尺度上平均时强制实现全局热平衡。然而，等离子体仍然容易受到局部热不稳定性的影响，并且冷却驱动了物质的内向流动。与先前的结果相反，我们认为等离子体的热稳定性与其对流稳定性无关。我们发现，冷却时标与动力学时标的比值 $t_{cool}/t_{ff}$ 控制着热不稳定性的饱和程度：当 $t_{cool}/t_{ff} < 1$ 时，等离子体发展出扩展的多相结构；而当 $t_{cool} / t_{ff} > 1$ 时则不会。（在一篇配套论文中，我们表明球形势阱中热不稳定性的判据稍宽松一些，为 $t_{cool} / t_{ff} < 10$。）当热传导相对于磁场是各向异性时，多相结构的判据基本上与等离子体的热导率无关。我们关于局部热不稳定性产生多相结构的判据，是对星系形成中冷吸积与热吸积模式的一种扩展，适用于热晕中的所有半径，而不仅仅是维里激波处。我们表明，该判据与 ACCEPT 星系团样本中的多相气体数据一致；此外，当 $t_{cool} / t_{ff} > 1$ 时，与无加热模型相比，到低温的净冷却率和到小半径的质量流率被充分抑制，从而在性质上与群和星系团中的恒星形成率及 X 射线线发射一致。