La estructura y dinámica de los filamentos masivos de la red cósmica de alto z: tres zonas radiales en las secciones transversales de los filamentos

RESUMEN Analizamos la estructura interna y dinámica de los filamentos de la red cósmica que conectan halos masivos de alto z. Nuestro análisis se basa en una simulación cosmológica arepo de alta resolución que se centra en tres filamentos a escala de Mpc que alimentan tres halos masivos de 10^12\, M_ a z ∼ 4, incrustados en una hoja de gran escala. Cada filamento está rodeado por un choque de acreción cilíndrico de radio r ₒ₇₎₂₊ 50 \, kpc. El gas posterior al choque está en equilibrio virial dentro del pozo potencial establecido por un filamento de materia oscura isotérmica. La masa lineal del filamento es 9 10⁸\, M_ \, kpc^-1, la fracción de gas dentro de rshock es la fracción universal de bariones, y la temperatura virial es ∼7 × 105 K. Todos estos corresponden a las expectativas de modelos analíticos para las propiedades de los filamentos en función de la masa del halo y el corrimiento al rojo. La sección transversal del filamento tiene tres zonas radiales. En la zona 'térmica' exterior (T), r 0. 65 \, r ₒ₇₎₂₊, la gravedad hacia adentro y las fuerzas de presión dinámica son compensadas por fuerzas de presión térmica hacia afuera, desacelerando el gas entrante y expandiendo el choque hacia afuera. En la zona intermedia 'vórtice' (V), 0. 25 ≤ r/rshock ≤ 0. 65, el campo de velocidades está dominado por una estructura de vórtice cuádruple debido al flujo desfasado a lo largo de la hoja a través del gas posterior al choque. La fuerza hacia afuera está dominada por fuerzas centrífugas asociadas con estos vórtices, con contribuciones adicionales de la rotación global y la presión térmica. Las fuerzas de cizallamiento y turbulentas asociadas con los vórtices actúan hacia adentro. La zona 'corriente' interior (S), r 0. 25 \, r ₒ₇₎₂₊, es un núcleo denso isotérmico, T 3 10⁴ \, K y n ₇ 0. 01 \, cm^{-3}, definiendo las corrientes frías que alimentan las galaxias. El núcleo se forma por un flujo de enfriamiento isobárico y está asociado con una disminución de las fuerzas hacia afuera, aunque presenta tanto flujos entrantes como salientes.