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The role of stellar feedback in the formation of galaxies.

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English Summary

The paper explores the role of stellar feedback in galaxy formation, focusing on methods that minimize ad hoc sub-grid physics. It highlights the importance of implementing realistic models for gas accretion through molecular clouds and star formation regulated by stellar explosions. The authors argue that high resolution simulations are necessary to reproduce natural effects such as galactic outflows, which require better resolution than previous cosmological simulations. They also discuss alternative approaches assuming kinetic feedback rather than thermal feedback and emphasize the significance of a multiphase medium in galaxy assembly processes.

Key Technical Terms

Below are key technical terms and their explanations to help understand the core concepts of this paper. You can explore related external resources via the links next to each term.

  • ISM (Interstellelar Medium) [Wikipedia (Ko)] [Wikipedia (En)] [나무위키] [Google Scholar] [Nature] [ScienceDirect] [PubMed]
    Explanation: The distribution of gas within galaxies, consisting of cold molecular phases with densities above 10 cm−3 and temperatures below 100 K. This medium plays a crucial role in star formation processes regulated by stellar feedback mechanisms such as supernova explosions or stellar winds from individual stars.
  • Galaxy Formation [Wikipedia (Ko)] [Wikipedia (En)] [나무위키] [Google Scholar] [Nature] [ScienceDirect] [PubMed]
    Explanation: The complex interplay between physical processes driven by gas accretion through molecular clouds, radiative cooling, and turbulent motions powered by gravitational instabilities. These processes are essential for understanding galaxy assembly processes at scales ranging from a few parsecs to several thousand light years.
  • Supernova Explosions [Wikipedia (Ko)] [Wikipedia (En)] [나무위키] [Google Scholar] [Nature] [ScienceDirect] [PubMed]
    Explanation: A stellar feedback mechanism responsible for regulating star formation within galaxies. Supernovae explosions heat the ISM, producing larger than average gas temper and driving galactic winds with velocities up to 200 km s−1. This process is crucial in creating a multiphase medium necessary for galaxy assembly processes.
  • Runaway Stars [Wikipedia (Ko)] [Wikipedia (En)] [나무위키] [Google Scholar] [Nature] [ScienceDirect] [PubMed]
    Explanation: Massive stars ejected from stellar clusters due to supernova explosions or turbulent encounters driven by gravitational instabilities within molecular clouds. These runaway stars can move up to 10-100 parsecs away from star forming regions before exploding themselves as supernovae, facilitating feedback effects crucial for understanding galaxy formation processes at large scales.
  • Feedback Loops [Wikipedia (Ko)] [Wikipedia (En)] [나무위키] [Google Scholar] [Nature] [ScienceDirect] [PubMed]
    Explanation: Mechanisms responsible for regulating gas accretion through molecular clouds and driving turbulent motions powered by gravitational instabilities within galaxies. These loops are essential in creating a multiphase medium necessary for star formation processes regulated by stellar feedback mechanisms such as supernova explosions or stellar winds from individual stars.
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The role of stellar feedback in the formation of galaxies. Daniel Ceverino and Anatoly Klypin Astronomy Department, New Mexico State University, Las Cruces, NM 2009 ABSTRACT Jan interstellarAlthoughmediumsupernova(ISM)explosionsat galacticandscalesstellarandwindsregulatehappentheatformationvery smallof scales,a wholetheygalaxy.affectPre-the vious attempts of mimicking these effects in simulations of galaxy formation use very simplified assumptions. We develop a much more realistic prescription for modeling the feedback, which19 minimizes any ad hoc sub-grid physics. We start with developing high resolution models of the ISM and formulate the conditions required for its realistic functionality: formation of multi-phase medium with hot chimneys, super-bubbles, cold molecular phase, and very slow consumption of gas. We find that this can be achieved only by doing what the real Universe does: formation of dense (> 10 H atoms cm−3), cold (T ≈100 K) molecular phase, where the star formation happens, and which is disrupted by young stars. Another important ingredient is the runaway stars: massive binary stars ejected from molecular clouds when one of the companions becomes a[astro-ph] supernova. Those stars can move to 10-100 parsecs away from molecular clouds before exploding themselves as supernovae. This greatly facilitates the feedback. Once those effects are imple- mented into cosmological simulations, galaxy formation proceeds more realistically. For example, we do not have the overcooling problem. The angular momentum problem (resulting in a too massive bulge) is also reduced substantially: the rotation curves are nearly flat. The galaxy formation also becomes more violent. Just as often observed in QSO absorption lines, there are substantial outflows from forming and active galaxies. At high redshifts we routinely find gas with few hundred km s−1 and occasionally 1000 −2000 km s−1. The gas has high metallicity, which may exceed the solar metallicity. The temperature of the gas in the outflows and in chim- neys can be very high: T = 107…

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한글 요약 (Korean Summary)

이 논문은 갤럭시 형성에서 항성 피드백의 역할을 탐구하여 임시 하위 그리드 물리를 최소화하는 방법에 중점을 둡니다. 그것은 분자 구름과 별 폭발에 의해 조절되는 별 형성을 통해 가스 증가에 대한 현실적인 모델을 구현하는 것의 중요성을 강조한다. 저자들은 이전의 우주 시뮬레이션보다 더 나은 해상도가 필요한 은하 아웃 흐름과 같은 자연적인 효과를 재현하기 위해 고해상도 시뮬레이션이 필요하다고 주장합니다. 또한 열 피드백보다는 운동 피드백을 가정하는 대안 적 접근법에 대해 논의하고 은하 조립 공정에서 다상 매체의 중요성을 강조합니다.

주요 기술 용어 (한글 설명)

  • ISM (Interstellelar Medium)
    설명 (Korean): 밀도가 10cm -3 이상인 냉간 분자 상과 100K 미만의 온도로 구성된 은하 내 가스의 분포.이 배지는 초신성 폭발물 또는 개별 별의 대식 바람과 같은 항성 피드백 메커니즘에 의해 조절되는 별 형성 과정에서 중요한 역할을한다.
    (Original English: The distribution of gas within galaxies, consisting of cold molecular phases with densities above 10 cm−3 and temperatures below 100 K. This medium plays a crucial role in star formation processes regulated by stellar feedback mechanisms such as supernova explosions or stellar winds from individual stars.)
  • Galaxy Formation
    설명 (Korean): 분자 구름, 복사 냉각 및 중력 불안정에 의해 구동되는 난류 운동을 통한 가스 증가에 의해 구동되는 물리적 공정 사이의 복잡한 상호 작용. 이러한 프로세스는 몇 개의 파스 세에서 수천 개의 빛에서 다양한 규모의 은하 조립 공정을 이해하는 데 필수적입니다.
    (Original English: The complex interplay between physical processes driven by gas accretion through molecular clouds, radiative cooling, and turbulent motions powered by gravitational instabilities. These processes are essential for understanding galaxy assembly processes at scales ranging from a few parsecs to several thousand light years.)
  • Supernova Explosions
    설명 (Korean): 은하 내에서 별 형성을 조절하는 데 도움이되는 별의 피드백 메커니즘. 초신성 폭발은 ISM을 가열하여 평균 가스 성질보다 크게 생성되고 최대 200km S -1의 속도로 은하 바람을 유도합니다. 이 과정은 은하 조립 공정에 필요한 다상 매체를 만드는 데 중요합니다.
    (Original English: A stellar feedback mechanism responsible for regulating star formation within galaxies. Supernovae explosions heat the ISM, producing larger than average gas temper and driving galactic winds with velocities up to 200 km s−1. This process is crucial in creating a multiphase medium necessary for galaxy assembly processes.)
  • Runaway Stars
    설명 (Korean): 분자 구름 내에서 중력 불안정성에 의해 구동되는 초신성 폭발 또는 난류 만남으로 인해 별이 많은 클러스터에서 방출 된 거대한 별. 이 런 어웨이 스타들은 초신성으로 폭발하기 전에 별 형성 영역에서 최대 10-100 개의 파스를 움직일 수 있으며, 대규모에서 은하 형성 과정을 이해하는 데 중요한 피드백 효과를 촉진 할 수 있습니다.
    (Original English: Massive stars ejected from stellar clusters due to supernova explosions or turbulent encounters driven by gravitational instabilities within molecular clouds. These runaway stars can move up to 10-100 parsecs away from star forming regions before exploding themselves as supernovae, facilitating feedback effects crucial for understanding galaxy formation processes at large scales.)
  • Feedback Loops
    설명 (Korean): 분자 구름을 통한 가스 축적을 조절하고 은하 내에서 중력 불안정에 의해 구동되는 난류 운동을 유도하는 메커니즘. 이 루프는 초신성 폭발 또는 개별 별의 별 바람과 같은 항성 피드백 메커니즘에 의해 조절되는 별 형성 공정에 필요한 다상 매체를 생성하는 데 필수적입니다.
    (Original English: Mechanisms responsible for regulating gas accretion through molecular clouds and driving turbulent motions powered by gravitational instabilities within galaxies. These loops are essential in creating a multiphase medium necessary for star formation processes regulated by stellar feedback mechanisms such as supernova explosions or stellar winds from individual stars.)

발췌문 한글 번역 (Korean Translation of Excerpt)

은하의 형성에서 항성 피드백의 역할. New Mexico State University, Las Cruces, NM 2009 년 Jan Interstellaralthoughmediumsupernova (ISM) 폭발의 Daniel Ceverino 및 Anatoly Klypin Astronomy Department는 galacticandscalesstellarandwindswindsregulate galacticandscalesstellarandwindsregulate galacticand smallof scale, wholelethegalaxy.a ectpre vious the vious the vious-the vious-the vious-the vious-the vious-the viouse 갤럭시 형성 시뮬레이션의 효과는 매우 단순화 된 가정을 사용합니다. 우리는 피드백을 모델링하기위한 훨씬 더 현실적인 처방전을 개발하며, 이는 임시 하위 그리드 물리학을 최소화합니다. 우리는 ISM의 고해상도 모델을 개발하는 것으로 시작하여 현실적인 기능에 필요한 조건을 공식화합니다. 뜨거운 굴뚝, 슈퍼 버블, 차가운 분자 상 및 매우 느린 가스 소비로 다중 상 매체의 형성. 우리는 이것이 실제 우주가하는 일을함으로써 만 달성 될 수 있다고 생각한다 : 밀도가 높다 (> 10 h 원자 cm -3), 차가운 (t ≈100 k) 분자 단계, 별 형성이 일어나고 어린 별들에 의해 파괴된다. 또 다른 중요한 성분은 런 어웨이 스타입니다. 동반자 중 한 명이 [아스트로 -ph] 초신성이 될 때 분자 구름에서 배출 된 거대한 이진 별. 이 별들은 분자 구름에서 10-100 개의 파스로 이동하여 초신성으로 폭발 할 수 있습니다. 이것은 피드백을 크게 촉진합니다. 일단 이러한 효과가 우주 시뮬레이션에 적용되면, 은하 형성은 더 현실적으로 진행됩니다. 예를 들어, 우리는 과냉각 문제가 없습니다. 각 운동량 문제 (너무 대규모 벌지를 초래 함)도 실질적으로 감소합니다. 회전 곡선은 거의 흐릅니다. 은하 형성도 더욱 폭력적입니다. QSO 흡수 라인에서 자주 관찰되는 것처럼, 형성 및 활성 은하의 실질적인 유출이있다. 높은 적색 편이에서 우리는 수백 km s -1, 때로는 1000 -2000 km s -1의 가스를 정기적으로 찾습니다. 가스는 금속성이 높으며, 이는 태양 금속성을 초과 할 수 있습니다. 아웃 흐름과 굴뚝에서의 가스의 온도는 매우 높을 수 있습니다 : t = 107 …


Source: arXiv.org (or the original source of the paper)

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