Adaptive-mesh refinement hydrodynamical simulations of cold gas clouds in the hot corona of the Milky Way

Le galassie star-forming, come la Via Lattea, hanno formato stelle durante tutta la propria vita (~ 12 Gyr). Tuttavia, tipicamente la massa di gas contenuta nel disco di tali galassie può sostenere la formazione stellare solo per pochi Gyr. Tale problema (gas-consumption dilemma) suggerisce la necessità di un continuo accrescimento di gas freddo da parte del disco della galassia ad un tasso di ~ 1 M_Sol /yr. Modelli teorici cosmologici e recenti osservazioni in banda X mostrano che tali galassie sono circondate da corone di gas caldo alla temperatura viriale (T ~ 10^6 K per la MW). Queste corone, se in grado di raffreddare, potrebbero sostenere il processo di formazione stellare agli attuali tassi osservati. Simulazioni idrodinamiche in 2D realizzate negli ultimi anni hanno mostrato che il gas coronale caldo può raffreddare efficientemente in seguito all’interazione con nubi di fontana galattica, processo sostenuto dalle esplosioni di supernove. La coda turbolenta, formatasi in seguito allo sviluppo di un'instabilità di Kelvin-Helmholtz, causa la diminuzione del tempo di cooling di parte del gas coronale e la sua condensazione. Questo gas condensato (10-20% della massa iniziale della nube) ricade sul disco alimentando la formazione stellare. In questa tesi estendiamo la trattazione della nube di fontana galattica ad una geometria 3D. I codici finora utilizzati, a griglia fissa, non permettono tale trattazione per via del proibitivo costo computazionale. Abbiamo quindi utilizzato ENZO, un codice a griglie adattive che raffina la risoluzione solo in zone soddisfacenti alcuni criteri. Abbiamo realizzato una serie di simulazioni idrodinamiche in 2D sia nel caso in cui il gas non possa raffreddare radiativamente sia nel caso contrario e per entrambi è stato individuato il criterio di raffinazione più performante. Tale criterio è stato utilizzato per una simulazione 3D, ricavando un valore per la condensazione quasi doppio rispetto alla trattazione precedente (~ 30%).