理解环星系介质中的气体混合

我们利用宇宙学“放大”模拟研究了模拟银河系质量星系环星系介质（CGM）中的气体混合。我们在具有不同气流（剪切、相干和静态）及多种物理性质的CGM中插入示踪染料以追踪气体混合。我们将染料扩散的范围和形状与局部气体性质相关联，以理解气体混合。染料注入位置周围小区域（<= 5 kpc）内的速度弥散和迹零对称剪切张量（纯剪切形变）能最好地预测200 Myr后的染料扩散范围。我们利用这一点来确定亚网格尺度混合模型的扩散校准常数。尽管200 Myr后的染料形状与速度弥散和磁场弥散吻合良好，但最佳吻合出现在染料注入位置周围大区域（10 kpc）内的拉伸特征向量（迹零对称剪切张量）和旋转平面（反对称剪切或涡度张量）的弥散。因此，剪切统计和速度弥散能最好地预测混合气体的范围和形状。染料扩散的线性时间依赖性表明CGM中存在超扩散，这可能是由于湍流和大尺度相干流或数值扩散所致。尽管我们1 kpc的分辨率产生了显著的数值混合（不足以解析雷诺数~10^2-10^3，这需要几百pc的分辨率），但由于整个CGM具有固定的空间分辨率，我们的相关性结果是稳健的。这些结果可用于预测扩散系数，以对磁场扩散、热传输和金属混合进行建模。