Турбулентность в газовом гало Млечного Пути: новые данные симуляции TNG50

Международная группа астрофизиков представила результаты исследования турбулентности в многофазной окружающей галактической среде (CGM) — разреженном газовом гало, окружающем галактики. Работа основана на космологической магнитогидродинамической симуляции TNG50 и идеализированных моделях масштаба до 1 кпк.

Учёные применили метод многомасштабной фильтрации для анализа турбулентных свойств CGM у галактик, подобных Млечному Пути, на красном смещении z=0. Было обнаружено, что в гало преобладают дозвуковые потоки с числом Маха 0,1–0,7, а турбулентность примерно поровну распределяется между сжимаемой и вихревой компонентами (отношение около 0,3–0,6).

На основе этих данных авторы задали начальные условия и параметры для идеализированных симуляций турбулентных объёмов размером 1 кпк?. Для этого в код AREPO был внедрён алгоритм генерации турбулентности на основе случайных, но плавно меняющихся во времени ускорений. В симуляциях учитывалось радиационное охлаждение на металлических линиях.

Результаты показали, что турбулентность порождает флуктуации плотности, которые запускают тепловую неустойчивость и усиливают перемешивание между горячей и холодной фазами газа. Обилие и эволюция холодного газа с температурой около 10 000 К сильно зависят от интенсивности турбулентности и эффективности охлаждения.

Работа помогает понять, как в гало галактик формируются облака холодного газа, которые могут питать звездообразование. Полученные данные также важны для интерпретации наблюдений CGM и разработки более точных моделей эволюции галактик.

Исследование опубликовано на сервере препринтов arXiv и ожидает рецензирования в реферируемом журнале.