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多相湍流中的速度结构函数:冷核星系团内 H$\alpha$ 丝状结构的运动学解释

星系天体物理 2021-12-03 v2 宇宙学与河外天体物理 流体动力学

摘要

冷核星系团的中央区域含有多相气体,气体温度范围从 1010 K\mathrm{K}10710^7K\mathrm{K}。活动星系核(AGN)喷流的反馈阻止气体发生灾难性冷却流。然而,这一反馈能量输入的确切机制未知,主要由于缺乏热相气体的速度测量。不过,近期观测已测量了较冷分子(10\sim10K\mathrm{K})与 Hα\alpha 丝状结构(104\sim10^4K\mathrm{K})的速度结构函数(VSF\mathrm{VSF}),并用以间接估计热相的运动。本研究第一部分中,我们进行高分辨率(3843384^3--153631536^3 分辨率元)均匀各向同性亚声速湍流模拟,不含辐射冷却。我们分析这些模拟中的二阶速度结构函数(VSF2\mathrm{VSF}_2),并研究空间分辨率变化、引入磁场以及沿视线(LOS)投影对其的影响。研究第二部分中,我们分析来自 Mohapatra 等人 2021 的星系团介质(ICM)中多相湍流高分辨率(7683768^3 分辨率元)理想化模拟。我们比较热相(T107T\sim10^7K\mathrm{K})与冷相(T104T\sim10^4K\mathrm{K})的 VSF2\mathrm{VSF}_2,发现其幅度依赖于相间的密度对比。它们具有相似的随分离距离的标度,但引入磁场仅使冷相的 VSF2\mathrm{VSF}_2 变陡。我们还发现沿 LOS 投影使热相的 VSF2\mathrm{VSF}_2 变陡,而基本使冷相变平。

关键词

引用

@article{arxiv.2109.01771,
  title  = {Velocity structure functions in multiphase turbulence: interpreting kinematics of H$\alpha$ filaments in cool core clusters},
  author = {Rajsekhar Mohapatra and Mrinal Jetti and Prateek Sharma and Christoph Federrath},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2109.01771},
  year   = {2021}
}

备注

17 pages, 11 figures, simulation movies at this youtube playlist: https://www.youtube.com/watch?v=-_0WIfRL9tI&list=PLuaNgQ1v_KMauk1cTu_ellwe6-pTkABIh. Accepted for publication in MNRAS, comments are welcome. Companion study at arxiv ID 2107.07722