TNG-Cluster中的X射线空腔：完整宇宙学背景下的AGN现象

位于星系团中心的超大质量黑洞（SMBHs）产生的活动星系核（AGN）反馈在调节恒星形成和塑造团内介质（ICM）方面发挥着关键作用，这种作用通常通过嵌入星系团热大气中的显著X射线空腔表现出来。在此，我们表明在TNG-Cluster中，X射线空腔是由于AGN反馈而自然产生的。这是一套新的星系形成与演化以及星系团的磁流体动力学宇宙学模拟，其中冷暗物质、重子动力学、星系天体物理学和磁场被一致地共同演化。我们构建了$z=0$处352个模拟星系团中心区域的模拟Chandra X射线观测，发现约39\%包含X射线空腔。识别出的X射线空腔在形态上有所不同（单个、成对或多个），一些仍附着在SMBHs上，而另一些则已浮力上升。它们的大小从几kpc到几十kpc不等。在气体物理性质方面，TNG-Cluster的X射线空腔与周围晕相比密度较低，并充满热气体（约$10^8$K）；其中25\%被与弱激波（马赫数约1.5）相关的明亮且受压缩的X射线边缘所包围。表现出X射线空腔的星系团优先表现为强或弱冷核，处于动力学弛豫状态，并托管以低爱丁顿速率吸积的SMBHs。我们表明，TNG-Cluster的X射线空腔源于中心AGN的间歇性、风状能量注入。我们的结果说明了在现实宇宙学环境中最先进模型所模拟的X射线空腔的存在及其多样性，并表明这些空腔的形成不一定需要双极、准直或相对论性喷流。