星系中考虑恒星形成与超新星反馈演化的三相星际介质（TIGRESS）：算法、基准模型与收敛性
星系天体物理
2017-09-20 v2
摘要
我们介绍 TIGRESS，这是一个在 Athena MHD 代码中实现的、用于恒星形成星际介质（ISM）多物理数值模拟的新框架。TIGRESS 的算法旨在空间和时间上分辨关键的物理特征，包括：（1）导致星团中恒星形成的气体引力坍缩和持续吸积；（2）超新星（SNe）在其前身星诞生地附近以及来自逃逸 OB 星的爆发，其相对于恒星形成的时间延迟由星族合成确定；（3）在冷却开始前超新星遗迹的显式演化，这导致热 ISM 的产生；（4）追踪来自年轻星族群体的随时间变化的环境远紫外（FUV）场，对 ISM 的温暖相和冷相进行光致电加热；（5）大尺度星系较差自转，导致本轮运动并剪切掉过密结构，限制大尺度引力坍缩；（6）磁场的精确演化，这对 ISM 盘的垂直支撑以及角动量输运可能很重要。我们展示了新实现的物理模块的测试，并演示了 TIGRESS 在代表太阳邻域环境的基准模型中的应用。我们通过分辨率研究来证明收敛性，并评估正确恢复若干 ISM 属性所需的最小分辨率 dx，这些属性包括恒星形成率、风质量损失率、盘标高、湍流速度和阿尔芬速度弥散，以及温暖相和热相的体积占比。对于太阳邻域模型，所有这些 ISM 属性在 dx <= 8pc 时均收敛。
引用
@article{arxiv.1612.03918,
title = {Three-phase Interstellar medium in Galaxies Resolving Evolution with Star formation and Supernova feedback (TIGRESS): Algorithms, Fiducial model, and Convergence},
author = {Chang-Goo Kim and Eve C. Ostriker},
journal= {arXiv preprint arXiv:1612.03918},
year = {2017}
}
备注
ApJ accepted. Animation is available at http://www.astro.princeton.edu/~cgkim/astral/index.html#movie