Как сверхновые регулируют газовые оболочки карликовых галактик: новые симуляции

Международная группа астрофизиков представила результаты космологических симуляций карликовых галактик, которые проливают свет на механизмы обратной связи от сверхновых. Работа опубликована на сервере препринтов arXiv (ID: 2605.18987) и описывает, как высокоэнергетические ветры регулируют окологалактическую среду (CGM).

Симуляции использовали адаптивное измельчение сетки и дискретные взрывы сверхновых. Объектами стали гало массой от 10¹⁰ до 10¹¹ солнечных масс. Ученые обнаружили, что эпизодический нагрев ударными волнами от сверхновых поддерживает CGM при температуре, близкой к вириальной, и увеличивает отношение времени охлаждения к времени свободного падения (t_cool/t_ff) более чем в 10 раз во внешней части CGM и межгалактической среде (IGM). Это переводит газ в радиационно стабильное состояние.

Горячие потоки (с температурой свыше 100 000 K) играют основную роль в энергетике: они пересекают CGM, покидают гало и нагревают IGM. В то же время теплые ветры (ниже 100 000 K) несут основную массу и большей частью возвращаются обратно в межзвездную среду, где становятся топливом для новых звезд.

Симуляции выявили постепенный переход около 5 миллиардов лет. На ранних этапах (моложе 5 млрд лет) преобладает выталкивающая обратная связь: сверхновые выбрасывают газ из гало, и барионная фракция CGM падает ниже 0,2. После этого рубежа барионная доля CGM составляет лишь около 0,1, и на смену приходит предохраняющий режим: сверхновые поддерживают t_cool/t_ff > 10 и предотвращают около 75% ожидаемой аккреции барионов.

Результаты помогают понять, почему карликовые галактики имеют низкий темп звездообразования и как обратная связь регулирует приток и отток газа. Исследование вносит вклад в теорию формирования галактик и круговорота барионов во Вселенной.