Radiative transfer calculations of the diffuse ionized gas in disc galaxies with cosmic ray feedback
Radiative transfer calculations of the diffuse ionized gas in disc galaxies with cosmic ray feedback
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具有宇宙射线反馈的盘状星系中扩散电离气体的辐射传输计算
DOI：
10.1093/mnras/sty554
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发表时间：
2018
影响因子：
4.8
通讯作者：
Peters, Thomas
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Vandenbroucke, Bert;Wood, Kenneth;Girichidis, Philipp;Hill, Alex S;Peters, Thomas
盘状星系中弥散电离气体(Dig)的大垂直尺度高度对建模具有挑战性，因为仅包括热反馈的流体动力学模型似乎无法支持这些高度的气体。本文使用三维蒙特卡罗辐射传输程序对包含宇宙线反馈的分子云生命周期模拟项目的圆盘模拟进行后处理。我们表明，在包括宇宙射线反馈的模拟中，扩展的圆盘越多，自然会导致挖掘的更大尺度高度，这与观测到的尺度高度更一致。我们还表明，在我们的模型中加入一个基准宇宙线加热项可以帮助增加温度作为盘尺度高度的函数，但不能再现观测到的氮和硫的禁线强度。我们证明，为了重现这些谱线发射，我们需要一种加热机制，它在比宇宙射线加热更大的密度范围内影响气体，这可以通过微调电离源的总光度来获得适当的电离光谱作为尺度高度的函数来实现。这一结果为真实的掘进瓦斯分布中禁线排放与温度分布的关系提供了新的线索。
The large vertical scale heights of the diffuse ionized gas (DIG) in disc galaxies are challenging to model, as hydrodynamical models including only thermal feedback seem to be unable to support gas at these heights. In this paper, we use a three-dimensional Monte Carlo radiation transfer code to post-process disc simulations of the Simulating the Life-Cycle of Molecular Clouds project that include feedback by cosmic rays. We show that the more extended discs in simulations including cosmic ray feedback naturally lead to larger scale heights for the DIG which are more in line with observed scale heights. We also show that including a fiducial cosmic ray heating term in our model can help to increase the temperature as a function of disc scale height, but fails to reproduce observed DIG nitrogen and sulphur forbidden line intensities. We show that, to reproduce these line emissions, we require a heating mechanism that affects gas over a larger density range than is achieved by cosmic ray heating, which can be achieved by fine tuning the total luminosity of ionizing sources to get an appropriate ionizing spectrum as a function of scale height. This result sheds a new light on the relation between forbidden line emissions and temperature profiles for realistic DIG gas distributions.
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J. Mathis
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