二维轴对称原始云的热不稳定坍缩

我们对原始背景气体中通过辐射冷却凝聚的孤立轴对称云进行了二维流体动力学模拟。为研究所谓“形状不稳定”现象的发展， 我们考虑了各种尺寸的盘状和反盘状云，其轴向比例为 $0.5 \leq {R_{\rm c,R}} /{R_{\rm c,z}} \leq 2$。我们发现，盘状或反盘状程度在初始冷却阶段得到加强。但如果云气体与背景气体冷却时间之间的初始对比大于1， 则这种情况下的盘状云会坍缩成由外层薄盘和中心反盘状构成的结构。相反，反盘状云会变成由中心致密盘状构成的细长烟袋状结构。由于云气体冷却后中心部分的形状反转是由于在盘面上或沿对称轴上的超声速运动所致。对于背景气体为 $T_h=1.7\times10^6$K、$n_h=0.1 \cm3$ 的原始星系 Halo 环境，云气体冷却至 $10^4$K 后的平均密度约为 $100 n_h$，我们的模拟中采用了非平衡冷却模型且背景气体也在冷却。该气体的球形 Jeans 质量估计约为 $M_J \sim 5\times10^{7}\Msun$。若要使云质量超过 Jeans 质量且热不稳定现象仍能发挥作用， 则初始云的尺寸应为约 $1 - 1.5 l_{\rm cool}$，其中 $l_{\rm cool}$ 为冷却长度。