天体物理学 > 高能天体物理现象
[提交于 2019年12月1日
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标题: 宇宙射线电子物理在宇宙平滑粒子流体动力学模拟中的建模
标题: Modelling cosmic ray electron physics in cosmological smoothed particle hydrodynamics simulation
摘要: 宇宙射线电子(CRE)的加速和冷却是天体物理学中的重要物理过程。我们开发了一个近似的框架来处理Gadget-3平行平滑粒子流体动力学代码中的CRE物理。在我们的方法中,每个流体单元的CRE谱由一个具有空间变化幅度、上限、下限和谱指数的单个幂律分布来近似。我们认为扩散冲击加速是注入的来源,而相反地,沉降过程归因于同步辐射、逆康普顿散射和库仑散射。我们也包含了绝热增益和损失。我们展示了我们的形式主义对于自由冷却CRE谱的能量和压力能够以$ > 90\%$的精度产生。从我们在宇宙射流模拟中给出的CRE群体计算出的无线电发射的斜率和强度与观测值非常吻合,我们的结果还表明,放松后的星团具有较低的通量。最后,我们研究了CRE过程对宇宙射流模拟的几个影响,我们发现:(1)CRE谱的压力非常小,在射流模拟中可以忽略;(2)CRE过程对射流模拟中气相状态空间的影响可达$3\%$;(3)CRE过程在质量范围$10^{12} -10^{13} h^{-1} M_{\odot}$内对质量函数产生了$5\%$的影响;(4)巨星级星团的气体温度受CRE过程的影响可达$\sim 10\%$。
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