MARC

 008260126s2025        us                              c    eng  d
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■020    ▼a9798286499533
■035    ▼a(MiAaPQ)AAI32117507
■040    ▼aMiAaPQ▼cMiAaPQ
■0820  ▼a520
■1001  ▼aCarr,  Christopher  Tyrone.
■24510▼aCoupling  and  Collisions  of  Galaxies  and  Their  Atmospheres
■260    ▼a[Sl]▼bColumbia  University▼c2025
■260  1▼aAnn  Arbor▼bProQuest  Dissertations  &  Theses▼c2025
■300    ▼a228  p
■500    ▼aSource:  Dissertations  Abstracts  International,  Volume:  87-01,  Section:  B.
■500    ▼aAdvisor:  Bryan,  Greg.
■5021  ▼aThesis  (Ph.D.)--Columbia  University,  2025.
■520    ▼aThe  circumgalactic  medium  (CGM)  is  a  vast,  multiphase  atmosphere  of  gas  bound  to  the  halos  of  galaxies,  caught  at  the  intersection  of  inflowing  gas  from  the  cosmic  web,  swarming  satellites,  and  outflows  from  central  galaxies.  Precisely  how  these  diverse  processes  couple  to  shape  the  thermal  and  kinematic  properties  of  the  CGM-and,  in  turn,  how  the  CGM  regulates  galaxy  evolution-remains  an  open  question  in  our  understanding  of  galaxy  formation.  Galaxies,  and  by  extension  their  halos,  are  also  shaped  by  their  environment  and  the  gravitational  and  hydrodynamical  perturbations  from  nearby  neighbors.  This  dissertation  investigates  how  the  interplay  between  galaxies  and  their  surrounding  gaseous  halos  regulates  star  formation  in  low-mass  galaxies,  and  how  interactions  between  galaxies  and  their  satellites-focusing  in  particular  on  the  Milky  Way  (MW)  system-affect  both  the  distribution  of  stellar  populations  in  galactic  disks  and  the  physical  and  kinematic  structure  of  the  MW's  dark  matter  and  stellar  halo,  and  CGM.Supernova-driven  outflows  are  thought  to  be  a  powerful  regulator  of  a  galaxy's  star-forming  efficiency.  Outflows  of  mass,  energy,  and  metals-quantified  by  the  loading  factors  \uD835\uDF02\uD835\uDC40,  \uD835\uDF02\uD835\uDC38,  and  \uD835\uDF02\uD835\uDC4D  (normalized  by  the  star  formation  rate,  and  the  rates  of  supernova  energy  and  metal  production,  respectively)-can  both  eject  gas  and  metals  from  galaxies  and  heat  the  CGM,  suppressing  future  accretion.  To  explore  how  ejective  (high  mass-loading)  versus  preventative  (high  energy-loading)  feedback  mechanisms  shape  galaxy  properties,  we  develop  a  simple  gas-regulator  model  in  which  the  stellar  mass,  interstellar  medium  (ISM),  and  CGM  are  treated  as  distinct  reservoirs  exchanging  mass,  energy,  and  metals.  In  halos  with  masses  between  1010  and  1012\uD835\uDC40⊙,  we  show  that  low  mass-loading  (\uD835\uDF02\uD835\uDC40  ∼  0.1-10)  and  high  energy-loading  (\uD835\uDF02\uD835\uDC38  ∼  0.1-1)  outflows  can  reproduce  key  scaling  relations  such  as  the  stellar-to-halo  mass  and  ISM-to-stellar  mass  relations.  We  find  that  model  predictions  are  robust  to  changes  in  \uD835\uDF02\uD835\uDC40  but  highly  sensitive  to  \uD835\uDF02\uD835\uDC38,  favoring  values  of  \uD835\uDF02\uD835\uDC38  ∼  1  in  low-mass  halos  and  ∼  0.1  in  Milky  Way-like  halos,  with  self-regulation  occurring  primarily  through  heating  and  cooling  of  the  CGM.Shifting  focus  to  Galactic  structure,  we  investigate  the  influence  of  satellite  interactions  on  stellar  migration  in  disk  galaxies,  using  the  Sagittarius  dwarf  galaxy  (Sgr)  and  its  ongoing  interaction  with  the  MW.  We  begin  by  applying  the  impulse  approximation  to  estimate  how  Sgr's  disk  passages  perturb  stellar  orbits.  These  perturbations  manifest  as  changes  in  guiding  radius  (Δ\uD835\uDC45\uD835\uDC54)  and  orbital  eccentricity  (as  measured  by  the  maximum  radial  excursion,  Δ\uD835\uDC45max).  These  changes  follow  a  quadrupole-like  pattern  across  the  face  of  the  disk  that  intensify  at  larger  Galactocentric  radii.  We  next  examine  a  collisionless  N-body  simulation  of  a  Sgr-like  satellite  interacting  with  a  MW-like  galaxy  and  find  that  Sgr's  influence  in  the  outer  disk  dominates  over  internal  secular  evolution  of  orbits  between  disk  passages.  By  painting  the  simulation  with  stellar  populations  of  different  metallicities  and  ages,  we  explore  the  observational  signatures  of  Sgr-induced  orbital  migration.  We  find  that  Sgr  passages  imprint  a  quadrupole-like  pattern  in  azimuthal  metallicity  variations  (\uD835\uDEFF[Fe/H])  and  systematic  changes  in  Δ\uD835\uDC45max  that  persist  over  several  rotational  periods.  These  signatures  may  help  to  distinguish  between  internal  and  external  migration  mechanisms  shaping  the  chemical  structure  of  the  MW  disk.Finally,  we  bridge  satellite  dynamics  and  CGM  physics  by  exploring  the  first  infall  of  the  Large  Magellanic  Cloud  (LMC)  into  the  MW.  We  use  idealized,  hydrodynamical  simulations  of  a  MW-like  CGM  embedded  in  a  dark  matter  halo  with  an  infalling  LMC-like  satellite  initialized  with  its  own  CGM  to  study  how  such  an  encounter  affects  the  structure  and  kinematics  of  the  MW  halo.  We  find  that  the  LMC  drives  order-unity  enhancements  in  MW  CGM  density,  temperature,  and  pressure  due  to  a  M  ≈  2  shock  from  the  supersonic  CGM-CGM  collision.  The  resulting  shock  front  extends  from  the  LMC  to  beyond  ∼  \uD835\uDC45200,MW,  amplifying  column  densities,  X-ray  brightness,  thermal  Sunyaev-Zeldovich  (tSZ)  distortion,  and  potentially  synchrotron  emission  from  cosmic  rays  over  large  angular  scales.  The  MW's  reflex  motion  relative  to  its  outer  halo  induces  a  dipole  in  CGM  radial  velocities,  with  \uD835\uDC63R  ±  30  −  50  km/s  at  \uD835\uDC45    50  kpc  in  the  northern  and  southern  hemispheres  respectively,  consistent  with  measurements  in  the  stellar  halo.  Moreover,  ram  pressure  strips  most  of  the  LMC's  CGM,  leaving  behind  ∼  108-109\uD835\uDC40⊙  of  warm  ionized  gas  trailing  the  LMC's  orbit  at  distances  of  ∼  50-100  kpc.  These  results  suggest  that  massive  satellites  like  the  LMC  leave  their  mark  on  the  CGM  structure  of  their  host  galaxies.We  conclude  with  new  simulations  of  the  MW-LMC  interaction  that  incorporate  radiative  cooling,  star  formation,  and  feedback.  After  3  Gyr  of  evolution,  runaway  cooling  along  the  compressive  interface  between  the  MW  and  LMC  CGMs  forms  a  reservoir  of  dense,  cold  gas  (\uD835\uDC47  ∼  102  K)  embedded  within  the  diffuse  warm  LMC  CGM.  This  cold  gas  is  traceable  via  its  H  I  column  density,  producing  typical  values  of  log  \uD835\uDC41(H  I)  ≈  18.5  over  a  trailing  distance  of  20-250  kpc  behind  the  LMC.  High-ion  absorbers,  such  as  C  IV  and  O  VI,  trace  the  stripped  warm  LMC  CGM  and  its  mixed  interface  with  the  MW  CGM.  The  column  densities  of  both  ions  increase  with  distance  from  the  LMC,  peaking  at  log  \uD835\uDC41(C  IV)  ≈  13.9  and  log  \uD835\uDC41(O  VI)  ≈  13.5  at  distances  greater  than  100  kpc.  The  warm  phase  of  the  LMC  CGM  and  the  cold  gas  formed  through  enhanced  cooling  both  present  novel  formation  pathways  for  the  ionized  and  neutral  cold  gas  in  the  trailing  Magellanic  Stream.
■590    ▼aSchool  code:  0054.
■650  4▼aAstronomy
■650  4▼aAstrophysics
■650  4▼aAtmospheric  sciences
■653    ▼aCircumgalactic  medium
■653    ▼aGalaxy  formation  and  evolution
■653    ▼aMagellanic  clouds
■653    ▼aMilky  Way
■653    ▼aNumerical  simulations
■690    ▼a0606
■690    ▼a0596
■690    ▼a0725
■71020▼aColumbia  University▼bAstronomy.
■7730  ▼tDissertations  Abstracts  International▼g87-01B.
■790    ▼a0054
■791    ▼aPh.D.
■792    ▼a2025
■793    ▼aEnglish
■85640▼uhttp://www.riss.kr/pdu/ddodLink.do?id=T17358474▼nKERIS▼z이  자료의  원문은  한국교육학술정보원에서  제공합니다.

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