Nicht-Kolmogorov-Turbulenz im multiphasigen intracluster Medium, hervorgerufen durch die Niederschlagsbildung von kaltem Gas und AGN-Jets

ZUSAMMENFASSUNG Das Feedback aktiver galaktischer Kerne (AGNs) ist verantwortlich für die Aufrechterhaltung des Plasmas im globalen thermischen Gleichgewicht in ausgedehnten Halos elliptischer Galaxien und Galaxienhaufen. Lokale thermische Instabilität im heißen Gas führt zur Bildung von niederschlagenden kalten Gaswolken, die die zentralen supermassiven schwarzen Löchern speisen, wodurch das heiße Gas erhitzt wird und das globale thermische Gleichgewicht aufrechterhalten wird. Wir führen 3D-Magnetohydrodynamik (MHD)-Simulationen des selbstregulierten AGN-Feedbacks in einem Perseus-ähnlichen Galaxienhaufen durch, um die Auswirkungen der Feedback-Physik auf die Turbulenzeigenschaften der heißen und kalten Phasen des intracluster Mediums (ICM) zu verstehen. Wir stellen fest, dass die Geschwindigkeitsstrukturfunktion (VSF) der kalten Phase im Allgemeinen steiler ist als die Vorhersage aus Kolmogorovs Theorie. Wir führen den physischen Ursprung der steileren Steigung der kalten Phase VSF auf die Anregung turbulenter Bewegungen durch die Gravitationsbeschleunigung zurück, die auf die ballistischen Wolken wirkt. Wir zeigen, dass im reinen hydrodynamischen Fall die niederschlagenden kalten Filamente das dominierende Agens sein können, das die Turbulenz im heißen ICM antreibt. Die Argumente, die für diese Hypothese sprechen, sind: (i) die Masse der kalten Phase dominiert über die Masse des heißen Gases im inneren kühlen Kern; (ii) die Geschwindigkeiten des heißen und kalten Gases sind räumlich korreliert; (iii) sowohl die Geschwindigkeitsverteilungen der kalten als auch der heißen Phase sind radial verzerrt. Wir zeigen, dass im MHD-Fall die Turbulenz im umgebenden heißen Medium (außerhalb der Jet-Kegel-Regionen) auch durch die AGN-Jets angetrieben werden kann. Das Antrieb wird dann durch verbesserte Kopplung aufgrund von Magnetfeldern des umgebenden Gases und der AGN-Jets erleichtert. Im MHD-Fall kann die Turbulenz somit durch eine Kombination aus AGN-Jet-Rührung und Filamentbewegungen angetrieben werden. Wir schließen, dass zukünftige Beobachtungen, einschließlich derer von hochauflösenden Röntgenmissionen, helfen können, das selbstregulierte AGN-Feedback zu beschränken, indem sie die Mehrtemperatur-VSF im ICM quantifizieren.