[論文レビュー] Bimodal gas accretion in the MareNostrum galaxy formation simulation

Pierre Ocvirk, Christophe Pichon+1 more|arXiv (Cornell University)|Mar 31, 2008

Astrophysics and Star Formation Studies被引用数 3

ひとこと要約

本研究では、マレノストルムにおける高解像度の宇宙論的シミュレーションを用いて、赤方偏移 z=2–5.4 の銀河への二様なガス降着（冷たいモードとホットモード）を調査した。ハロー中心部の 0.2Rvir 内で降着加重温度ヒストグラムを分析することにより、冷たい降着とホット降着を分ける臨界衝撃質量 Mshock を特定し、Mshock ≈ 10^11.5 M☉ が銀河周辺における降着モードの遷移を示していることが明らかになった。

ABSTRACT

The physics of diffuse gas accretion and the properties of the cold and hot modes of accretion onto proto-galaxies between z=2 and z=5.4 are investigated using the large cosmological simulation performed with the RAMSES code on the MareNostrum supercomputing facility. Galactic winds, chemical enrichment, UV background heating and radiative cooling are taken into account in this very high resolution simulation. Using accretion–weighted temperature histograms, we have perfomed two different measurements of the thermal state of the gas accreted towards the central galaxy. The first measurement, performed using accretion–weighted histograms on a spherical surface of radius 0.2Rvir centred on the densest gas structure in the vicinity of the halo centre of mass, is a good indicator of the presence of an accretion shock in the vicinity of the galactic disc. We define the hot shock mass, Mshock, as the typical halo mass separating cold dominated from hot dominated accretion in the vicinity of the galaxy. The second measurement is performed by radially averaging histograms between

研究の動機と目的

• 高赤方偏移 (z=2–5.4) のプロト銀河への希薄ガス降着を支配する物理的メカニズムを理解すること。
• 降着ガスの熱的状態を特定し、冷たい降着とホット降着のどちらが優勢になるかの条件を同定すること。
• 銀河ハロー周辺における冷たい降着とホット降着の間の遷移質量スケール (Mshock) を定量化すること。
• 銀河風、UV加熱、放射冷却といったフィードバック過程が降着モードに果たす役割を評価すること。

提案手法

• マレノストルムスパコン上で RAMSES コードを用いた高解像度の銀河形成宇宙論的シミュレーションを実施。
• 銀河風、化学増幅、UVバッキング加熱、放射冷却といった主要な物理過程を組み込み。
• ハロー中心部の密度が高いガス構造の周囲の 0.2Rvir における球面面上で降着加重温度ヒストグラムを用いる。
• Mshock を、銀河ディスク付近で降着モードが冷たい支配からホットな支配に遷移するハロー質量として定義。
• 異なる半径間でのヒストグラムの半径平均を実行し、降着ガスの熱的構造を分析。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 高赤方偏移におけるガスが冷たいモードかホットモードかで降着するかを決定づける物理的条件は何か？
• RQ2 銀河ディスク付近で冷たい降着からホット降着への遷移が発生するハロー質量はどの程度か？
• RQ3 銀河風や放射冷却といったフィードバック過程が、降着ガスの熱的状態にどのように影響を与えるか？
• RQ4 z=2–5.4 の範囲において、ハロー質量や赤方偏移に応じて降着衝撃構造はどの程度変化するか？

主な発見

• 冷たい降着とホット降着を分ける降着衝撃質量 (Mshock) は、およそ 10^11.5 M☉ であることが判明した。
• 0.2Rvir 球面上の降着加重温度ヒストグラムは、銀河ディスク付近における降着衝撃の存在と強度を信頼性の高い指標として示している。
• Mshock における降着モードの遷移は明確に定義されており、フィードバックおよび衝撃形成のための臨界的質量閾値であることが示唆された。
• シミュレーションに銀河風、UV加熱、放射冷却を組み込むことで、ガスの熱的状態および降着モードに顕著な影響が及ぶことが明らかになった。