Galactic ménage à trois: simulating magnetic fields in colliding galaxies
Galactic ménage à trois: simulating magnetic fields in colliding galaxies
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银河管理 à trois：模拟碰撞星系中的磁场
DOI：
10.1111/j.1365-2966.2011.18932.x
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发表时间：
2011
影响因子：
4.8
通讯作者：
Stasyszyn
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Kotarba;Johansson;Donnert;Stasyszyn
我们提出了高分辨率模拟的三个盘星系的多合并，包括磁场的演变，与theN-body/平滑粒子流体动力学（SPH）代码小工具进行。我们第一次将星系嵌入磁化的低密度介质中，从而模拟了周围的星系际介质（IGM）。模拟包括辐射冷却和一个星星形成和超新星反馈的模型。磁流体动力学使用SPH方法。原始圆盘的初始磁场范围为10−9-10− 6 G，IGM的初始磁场范围为10−12-10− 9 G。将模拟与不包括磁场的运行进行比较。我们发现，相互作用驱动的冲击波的传播显着依赖于初始磁场强度。在较强的初始场模拟中，激波传播得更快，这表明激波受到磁压力的支持。激波的马赫数范围从非磁化情况下的M = 1.5到最高初始磁化情况下的M = 6，导致激波加热的IGM气体的温度较高。在星系内部的磁场强度为10− 6 G，IGM内部的磁场强度为10− 8 G的合并之后，系统的磁场迅速饱和，与初始值无关。这些场强与观测值一致，并对应于磁压与系统中湍流压力的均分值。我们还提出了合成的无线电和极化地图的不同阶段的演变，表明相互作用驱动的冲击产生大量的极化发射。这些理想化的模拟表明，在银河系相互作用期间，磁场对IGM的流体动力学起着重要作用。我们还表明，即使是弱的种子场有效地加强在多个星系合并。这种相互作用驱动的放大可能是宇宙磁化的关键过程。
We present high-resolution simulations of a multiple merger of three disc galaxies, including the evolution of magnetic fields, performed with theN-body/smoothed particle hydrodynamics (SPH) code Gadget. For the first time, we embed the galaxies in a magnetized, low-density medium, thus modelling an ambient intergalactic medium (IGM). The simulations include radiative cooling and a model for star formation and supernova feedback. Magnetohydrodynamics is followed using the SPH method. The progenitor discs have initial magnetic seed fields in the range 10−9–10−6G and the IGM has initial fields of 10−12–10−9G. The simulations are compared to a run excluding magnetic fields. We show that the propagation of interaction-driven shocks depends significantly on the initial magnetic field strength. The shocks propagate faster in simulations with stronger initial field, suggesting that the shocks are supported by magnetic pressure. The Mach numbers of the shocks range from approximatelyM= 1.5 for the non-magnetized case up toM= 6 for the highest initial magnetization, resulting in higher temperatures of the shock-heated IGM gas. The magnetic field in the system saturates rapidly after the mergers at ∼10−6G within the galaxies and ∼10−8G in the IGM independent of the initial value. These field strengths agree with observed values and correspond to the equipartition value of the magnetic pressure with the turbulent pressure in the system. We also present synthetic radio and polarization maps for different phases of the evolution, showing that shocks driven by the interaction produce a high amount of polarized emission. These idealized simulations indicate that magnetic fields play an important role for the hydrodynamics of the IGM during galactic interactions. We also show that even weak seed fields are efficiently strengthened during multiple galactic mergers. This interaction-driven amplification might have been a key process for the magnetization of the Universe.
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M. Hanasz;K. Otmianowska-Mazur;G. Kowal;H. C. F. Astronomy;N. C. University;Astronomical Observatory;J. University;D. Physics;Astronomy;Mcmaster University;M. University
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