[论文解读] 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 3

一句话总结

本研究利用马尔诺斯特拉姆超级计算机上的高分辨率宇宙学模拟，调查了在高红移（z=2–5.4）时星系周围的双模气体吸积——冷模式与热模式。通过分析晕中心附近0.2Rvir范围内的吸积加权温度直方图，识别出一个区分冷吸积与热吸积主导的临界激波质量（Mshock），揭示了在星系附近，Mshock ≈ 10^11.5 M☉ 标志着吸积模式的转变。

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

研究动机与目标

• 理解高红移（z=2–5.4）时弥漫气体向原星系吸积的物理机制。
• 确定吸积气体的热状态，并识别冷吸积与热吸积主导的条件。
• 量化星系晕附近冷吸积与热吸积主导之间的过渡质量尺度（Mshock）。
• 评估星系风、紫外加热和辐射冷却等反馈过程在塑造吸积模式中的作用。

提出的方法

• 利用马尔诺斯特拉姆超级计算机上的RAMSES代码，对星系形成进行高分辨率宇宙学模拟。
• 包含关键物理过程：星系风、化学富集、紫外背景加热和辐射冷却。
• 在晕中心附近最致密气体结构周围0.2Rvir处的球面上，采用吸积加权温度直方图。
• 将Mshock定义为在星系盘附近吸积模式从冷主导转变为热主导时的晕质量。
• 对不同半径之间的直方图进行径向平均，以分析吸积气体的热结构。

实验结果

研究问题

• RQ1 在高红移时，何种物理条件决定了气体以冷模式或热模式向星系吸积？
• RQ2 在星系盘附近，吸积模式从冷转为热的晕质量为多少？
• RQ3 星系风和辐射冷却等反馈过程如何影响吸积气体的热状态？
• RQ4 在z=2–5.4范围内，吸积激波特结构如何随晕质量和红移变化？

主要发现

• 区分冷吸积与热吸积主导的吸积激波质量（Mshock）约为10^11.5 M☉。
• 在0.2Rvir球面上的吸积加权温度直方图是检测星系盘附近吸积激波存在与强度的稳健指标。
• 在Mshock处，吸积模式的转变极为清晰，表明存在一个反馈与激波形成的关键质量阈值。
• 模拟中包含星系风、紫外加热和辐射冷却显著影响了气体吸积的热状态与吸积模式。