Термодиффузия и распределение тяжелых элементов в скоплениях галактик Штыковский Павел Гильфанов Марат ИКИ РАН 2008

Тяжелые элементы в скоплениях галактик A262 MKW 4 Вихлинин и др., 2005 Определение массы скоплений, космология Потоки охлаждения

Впрыск металлов галактиками Перемешивание Диффузия Формирование профилей обилия скоплений Первичное обилие

Диффузия Гравитационная седиментация в скоплениях: Fabian & Pringle, 1977 Gilfanov & Sunyaev 1984, Chuzhoy & Loeb, 2004 Гравитационная седиментация Диффузия по град. концентрации Термодиффузия Работают ли процессы переноса? Возможно (Narayan & Medvedev, 2001) w~ kpc / 10Gyr p+He плазма

Диффузия Burger's equations (Burgers, 1969): Первоначально скопление в гидростат. равновесии. Диффузия выводит скопление из равновесия: Скорости диффузии w s Массовая скорость u Баланс охлаждения и нагрева: T(r,t)=T(r,t=0) AGN Радиационное охлаждение Теплопроводность Guo, Oh, Ruzskowski 2008

Модельное скопление: плотность DM: NFW изотермический случай Т(r)=2 keV Начальное распределение металличности однородное Z(r)=const Гравитационная седиментация Z/Z0

Enskog, 1911, Chapman 1917: Monchick & Mason 1967: Термодиффузия Тяжелые элементы уходят из холодных областей Модельная задача: H + малая примесь положит. ионов Burgers (1969), Clauser (1960), Chapman T1

Термодиффузия Monchick & Mason 1967: Избыток медленных молекул Избыток быстрых молекул ν растет со скоростью быстрые медленные суммарный поток Поток быстрых молекул подавляется сильнее T1T2 T1

Модельное скопление: Профиль температуры A262 Вихлинин и др., 2006 Гравитационная седиментация + термодиффузия ~А262 Z/Z0

Термодиффузия: Т=const T=T(r), A262 Железо уходит из холодных областей скопления профили скоростей для Fe Fe

Диффузия и наблюдения скоплений Определение массы скоплений: Mtot~1/μ Qin & Wu (2000), Ettori & Fabian (2006), Chuzhoy & Nusser (2003) Первичное обилие: μ=0.59 Водородная плазма: μ=0.5 Недооценка массы на 20% Гелиевая плазма: μ=4/3 Переоценка массы Определение плотности газа: ε=ε(μ,Сi) Peng & Nagai 2008: w, H0 T=const

Наблюдения скоплений: потоки охлаждения В скоплениях с холодным ядром Fe уходит из холодной центральной области Fe ~A262 Вихлинин и др. 2005

Результаты - Диффузионные процессы способны резко изменить распределение тяжелых элементов в скоплениях галактик - Эффект складывается из гравитационной седиментации, стремящейся сконцентрировать тяжелые элементы в центре скопления и термодиффузии, увеличивающей концентрацию металлов в горячих областях - Диффузия элементов может оказаться важной с точки зрения определения масс скоплений, газа и потоков охлаждения