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Stars quenching stars: how photoionization by local sources regulates gas cooling and galaxy formation

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English Summary

In this letter, Cantalupe argues that the missing ingredient in current models of galaxy formation could be the effect of photoionization by local sources on gas cooling. The physics of gas cooling is determined by the abundance of coolants such as He+, O4+, and Fe8+. Photoionizing effects are important to suppress star formation episodes within galaxies due to starburst episodes associated with soft X-ray emission.

Key Technical Terms

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Mon. Not. R. Astron. Soc. 000, 1–5 () Printed 15 June 2018 (MN LATEX style file v2.2) Stars quenching stars: how photoionization by local sources regulates gas cooling and galaxy formation Sebastiano Cantalupo⋆ Kavli Institute for Cosmology, Cambridge and Institute of Astronomy, Madingley Road, Cambridge CB3 0HA, UK Accepted 2009 December 20. Received 2009 December 10; in original form 2009 September 242009 ABSTRACTDec Current models of galaxy formation lack an efficient and physically constrained mech- anism to regulate star formation (SF) in low and intermediate mass galaxies. We argue that the missing ingredient could be the effect of photoionization by local sources on21 the gas cooling. We show that the soft X-ray and EUV flux generated by SF is able to efficiently remove the main coolants (e.g., He+, O4+ and Fe8+) from the halo gas via direct photoionization. As a consequence, the cooling and accretion time of the gas surrounding star-forming galaxies may increase by one or two orders of magnitude. For a given halo mass and redshift, the effect is directly related to the value of the star formation rate (SFR). Our results suggest the existence of a critical SFR above which “cold” mode accretion is stopped, even for haloes with Mvir well below the critical shock-heating mass suggested by previous studies. The evolution of the critical SFR with redshift, for a given halo mass, resembles the respective steep evolution of the observed SFR for z < 1. This suggests that photoionization by local sources would be able to regulate gas accretion and star formation, without the need for additional,[astro-ph.CO] strong feedback processes. Key words: galaxies:formation - atomic processes - plasmas - cooling flows 1 INTRODUCTION cently by more sophisticated analytical and numerical mod- els (Dekel & Birnboim 2006, Ocvirk et al. 2008 and ref- Despite many successes, current...

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한글 요약 (Korean Summary)

이 서한에서, Cantalupe는 은하 형성의 현재 모델에서 누락 된 성분이 가스 냉각에 대한 국소 공급원에 의한 광 이온화의 영향 일 수 있다고 주장한다. 가스 냉각의 물리학은 HE+, O4+및 FE8+와 같은 냉각제의 풍부함에 의해 결정됩니다. 소프트 X- 선 방출과 관련된 스타 버스트 에피소드로 인해 은하 내에서 별 형성 에피소드를 억제하는 데 PhotoInizing e- 효과가 중요합니다.

주요 기술 용어 (한글 설명)

  • EUV
    설명 (Korean): SF에 의해 생성 된 극도로 자외선 방사선은 직접 광 이온화를 통해 냉각제를 효율적으로 제거 할 수 있으며, 질량이 10^12 kg 미만의 은하의 냉각 및 가속 시간 확장을 향상시킬 수 있습니다.
    (Original English: Extremely UltraViolet radiation generated by SF is able to efficiently remove coolants via direct photoionization, enhancing cooling and accretion timescales for galaxies below 10^12 kg in mass.)
  • Fe8+
    설명 (Korean): 소프트 X- 선 광자의 에너지에 해당하는 이온화 전위를 갖는 철분 원자는 냉각제가 SF에 의해 생성 된 EUV 방사선에 의해 직접 광 이온화를 통해 효율적으로 제거 될 경우 광 이온 효과로 인해 중요한 불투명도 공급원으로 작용합니다.
    (Original English: Iron atoms with ionization potential corresponding to the energy of soft X-rays photons act as important sources of opacity due to photoionizing effects if coolants are removed efficiently via direct photoionization by EUV radiation generated by SF.)
  • He+
    설명 (Korean): 헬륨 이온은 가스 냉각에 역할을하며 은하 형성에 직접 작용합니다. 이들은 온도 T> 10^5 K에서 N (h) = 10^21 cm^-3보다 높은 밀도의 EUV 플럭스를 감소시키는 데 중요합니다.
    (Original English: Helium ions play a role in gas cooling, acting directly on galaxy formation. They become significant in reducing the EUV flux for densities higher than N(H) = 10^21 cm^-3 at temperatures T > 10^5 K.)
  • ISM
    설명 (Korean): 가열 및 X- 선 방출로 전환 된 기계적 에너지를 방출하는 스타 버스트 에피소드와 관련된 성간 매체는 은하 후하의 가스에 대한 냉각제로서 소프트 X- 선 광자를 고려하여 교정 될 수 있습니다.
    (Original English: Interstellar medium associated with starburst episodes releasing mechanical energy converted into heating and X-ray emission, which can be calibrated by considering soft X-ray photons as cooling agents for gas in galaxy haloes.)

발췌문 한글 번역 (Korean Translation of Excerpt)

몬. 아니다. R. Astron. 사회 000, 1–5 () 2018 년 6 월 15 일 인쇄 (MN 라텍스 스타일 파일 v2.2) 별을 해소하는 별 : 현지 출처에 의한 광 이온화가 가스 냉각 및 은하 형성을 조절하는 방법 Sebastiano Cantalupo⋆ Kavli Institute for Cambridge, Astronomy, Madingley Road, Cambridge CB3 0 Hecpted 2009; 원래 형태의 2009 년 9 월 242009 년 9 월 242009 년 은하 형성의 현재 모델은 저 및 중간 질량 은하에서 별 형성 (SF)을 조절하기위한 효율적이고 물리적으로 제한된 기계가 부족하다. 우리는 누락 된 성분이 가스 냉각으로 국부 소스에 의한 광 이온화의 영향 일 수 있다고 주장한다. 우리는 SF에 의해 생성 된 소프트 X- 선 및 EUV 플럭스가 직접 광 이온화를 통해 후광 가스에서 메인 냉각제 (예를 들어, HE+, O4+및 FE8+)를 효율적으로 제거 할 수 있음을 보여줍니다. 결과적으로, 별 형성 은하를 둘러싼 가스의 냉각 및 강조 시간은 1 억 또는 두 배의 크기로 증가 할 수있다. 주어진 후광 질량 및 적색 편이의 경우, 효과는 별 형성 속도 (SFR)의 값과 직접 관련이 있습니다. 우리의 결과는 이전 연구에서 제안한 임계 충격 가열 질량보다 훨씬 낮은 MVIR의 후광에서도 “콜드”모드 축적이 중단되는 위의 중요한 SFR의 존재를 시사합니다. 주어진 후광 질량에 대해 적색 편이로 임계 SFR의 진화는 Z <1에 대한 관찰 된 SFR의 각각의 가파른 진화와 유사합니다. 이는 지역 공급원에 의한 광 이온화가 추가로 가스 증가 및 별 형성을 조절할 수 있음을 시사한다. 핵심 단어 : 은하 : 형성 - 원자 과정 - 플라즈마 - 냉각 흐름 1보다 정교한 분석 및 수치 모듈에 의한 소개 1 센트 (Dekel & Birnboim 2006, Ocvirk et al. 2008 및 Ref- 많은 성공에도 불구하고 ...

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

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