宇宙双相物质流体中的湍流、热压及其动力学效应

本文利用 IllustrisTNG 模拟数据探讨了宇宙双相物质流体的湍流与热运动。通过连续小波变换技术，我们定义了湍流压谱和热压谱，即密度加权速度功谱，以及两者的谱比。我们发现，湍流压谱的大小随着从 $z=4$ 到 $z=2$ 的变化略有增大，并在大尺度上从 $z=2$ 到 $z=1$ 显著增大，表明湍流正在逐渗入宇宙流体；而从 $z=1$ 到 $z=0$，谱基本保持不变，表明湍流可能被能量传递和耗散所平衡。湍流压谱的大小还随环境密度而增大，密度最高的区域显示出最高可达热压六倍的湍流压。我们还探讨了湍流和热运动的动力学效应，发现尽管热压提供了对结构坍塌的支撑，但湍流压几乎抵消了这种支撑，这挑战了湍流压支撑气体抗于过度冷却的常见观念。