Silicate Composition of the Interstellar Medium
在弥漫的星际介质和年轻恒星周围的原行星盘中硅酸盐尘埃的组成，使我们了解了尘埃颗粒的加工和演变，导致行星形成。对9.7μm特征的分析表明，小的无定形硅酸盐颗粒是星际尘埃的重要组成部分，也是原行星盘的主要组成部分。然而，这一特点通常是模拟假设橄榄石和辉石化学计量的无定形硅酸盐粉尘。在这里，我们分析星际尘埃的硅酸盐尘埃，包括非化学计量的无定形硅酸盐颗粒的模型。通过对天鹅座OB2 No. 12和蛇夫座Ophiuchi的视线进行光学深度建模，我们发现了星际无定形硅酸盐尘埃的证据，其化学计量介于橄榄石和辉石之间，我们简单地称之为“聚乙烯”。“最后，我们将这些结果与金牛座梯形和原行星盘的硅酸盐排放模型进行了比较。
2016-08-24 astro-ph.GA astro-ph.SR
Probing 3D magnetic fields using thermal dust polarization and grain alignment theory
提出利用热尘埃偏振与基于MRAT的颗粒排列理论推断三维磁场的新方法，通过MHD模拟合成观测验证，能准确约束B场倾角，优于假设均匀排列的旧方法。
2024-02-19 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.IM
The Composition of Interstellar Grains Toward Zeta Ophiuchi: Constraining the Elemental Budget Near the Diffuse-Dense Cloud Transition
我们研究了沿蛇夫座ζ视线方向的星际颗粒的组成，蛇夫座ζ是一个被充分研究的扩散-密集云过渡附近的环境。使用斯皮策太空望远镜和红外空间天文台的档案光谱观测进行固态吸收剂的光谱分解分析。我们发现了强有力的证据，亚微米级的无定形硅酸盐颗粒的存在，主要由橄榄石样的组合物，没有令人信服的证据H2O冰地幔。然而，厚H2O冰地幔大（2.8微米）颗粒的初步证据。固态元素镁，硅，铁，和O的丰度推断从我们的分析和标准参考丰度相比。我们发现，几乎所有的元素镁和硅沿视线是存在于无定形硅酸盐颗粒，而元素铁的相当大的一部分驻留在化合物以外的硅酸盐。此外，我们发现元素O的总丰度与所采用的参考丰度在很大程度上不一致，这表明沿视线方向丢失了多达156 ppm的星际O。在考虑到其他含O固体中O元素丰度的额外限制后，我们得出结论，任何缺失的O元素库必须位于对红外辐射几乎不透明的大颗粒上。
2015-01-12 astro-ph.GA
Probing the dust grain alignment mechanisms in spiral galaxies with M51 as the case study
该研究以 M51 为案例，比较 B-RAT、k-RAT、v-MAT 及气体阻尼等机制，定量解释旋臂与旋臂间尘埃取向尺寸及偏振分数差异。
2024-02-28 astro-ph.GA
Astro2020 Science White Paper: Probing the Structure of Interstellar Dust from Micron to Kpc Scales with X-ray Imaging
X射线机制在很大程度上是一种未充分利用的资源，用于限制星际尘埃颗粒模型，并提高我们对决定颗粒在其生命周期中如何演变的物理过程的理解。这主要是由于目前的探测器相对较低的灵敏度和高背景，限制了目标最明亮的来源。下一代X射线探测器灵敏度的提高将使我们能够以更高的角分辨率研究更微弱的源，从而在质量和数量上扩大我们的采样视线。
2019-05-01 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.HE
Silicon Isotopic Composition of Mainstream Presolar SiC Grains Revisited: The Impact of Nuclear Reaction Rate Uncertainties
针对主流前太阳SiC颗粒硅同位素组成与现有化学演化模型的不一致问题，本研究通过蒙特卡洛模型分析核反应速率不确定性的影响，发现其可解释差异，相关线斜率在不确定性范围内与模型一致，强调精确测量反应速率的重要性。
2024-11-29 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Probing 3D magnetic fields using starlight polarization and grain alignment theory
本文提出一种利用星光偏振效率、磁增强辐射扭矩排列理论和B场纠缠效应来推断三维磁场倾角与视线分量的新方法，通过合成观测验证了其在不同密度和波长下的准确性，为多尺度研究星际磁场与尘埃物理提供了有力工具。
2025-02-02 astro-ph.GA
Implications of Grain Size Distribution and Composition for the Correlation Between Dust Extinction and Emissivity
我们研究了尘埃粒径分布和成分的变化对消光光谱形状（参数化$R_{\textrm{V}}$）和远红外尘埃发射率（参数化幂律指数$β$）之间的相关性的影响。从Weingartner和Draine（2001）提出的粒度分布模型开始，使用Laor和Draine（1993）对碳质和硅酸盐颗粒以及Li和Draine（2001）对PAH颗粒推导出的灰尘吸收和排放特性，我们计算了消光并将其与Schlafly等人推导的红化矢量进行了比较。（2016）。一个优化器和MCMC被用来探索空间的可用参数的大小分布。我们发现，较大的晶粒与高$R_{\textrm{V}}$。然而，这种趋势不足以解释Schlafly等人观察到的排放-消光相关性。为了使$R_{\textrm{V}}-β$相关性出现，我们需要将碳质和硅酸盐体积先验的显式先验作为$R_{\textrm{V}}$的函数。结果表明，具有较高的碳质与硅酸盐颗粒比率的组合物导致较高的$R_{\textrm{V}}$和较低的$β$。$E(\textrm{B}-\textrm{V})/τ_{353}$和$R_{\textrm{V}}$之间的关系是显而易见的，可能的后果是重新校准的排放为基础的尘埃地图作为一个功能的$R_{\textrm{V}}$。
2021-05-18 astro-ph.GA
From small dust to micron-sized aggregates: the influence of structure and composition on the dust optical properties
本研究以微米级尘埃颗粒为试点样本，用离散偶极子近似计算其光学性质，发现结构和孔隙率会显著影响红外与毫米波段性质，无法用球体近似，强调尘埃生长模型对构建致密星际介质尘埃模型的重要性。
2025-04-29 astro-ph.GA
The optical properties of dust: the effects of composition, size, and structure
颗粒决定了它们所处的所有介质的化学、物理、动力学和辐射特性。它们的影响取决于在整个尘埃生命周期中变化的颗粒成分、大小和几何结构。颗粒生长出现在致密介质中跟踪的增强远红外发射率和云闪和coreshine。我们调查的尘埃非偏振光学性能从可见光到FIR孤立的颗粒和聚集体的颗粒特性的印记。使用碳质和硅酸盐材料的光学常数，我们推导出的吸收和散射效率，相函数的不对称因子，的pronado，和质量不透明度，使用米氏理论或DDA。我们研究的大小，孔隙率和形状的颗粒，和单体构成的聚集体，对光学性能的影响。对于聚集体，我们研究了单体数量和混合单体尺寸的影响。晶粒结构的变化导致所有波长的变化。孔隙率、晶粒伸长和聚集都使FIR不透明度增加。这种增加的光谱依赖性取决于组成颗粒的材料的性质：它与绝缘体的波长无关，但与导体无关。对于聚集体，FIR的增加不依赖于单体的大小和饱和的聚集体含有6个或更多个单体。对于硅酸盐，18微米处的MIR光谱特征比10微米特征对颗粒结构的细节更敏感。这项研究提供了一个基础，了解的变化范围内实现的结果，不同的粮食特性。它强调了在确定尘埃光学性质和使用精确的方法时考虑详细的颗粒结构的重要性。
2018-06-14 astro-ph.GA
Probing Interstellar Silicate Dust Grain Properties in Quasar Absorption Systems at Redshifts z<1.4
视线穿过前景星系的遥远类星体光谱中的吸收线为探测星系中星际介质（ISM）的尘埃和气体成分提供了一个有价值的工具。硅酸盐尘埃在类星体吸收系统（QAS）中的第一个证据是通过我们在z=0.52的吸收体中对类星体AO 0235+164的10微米硅酸盐特征的检测提供的。我们介绍了两个后续计划的结果，使用斯皮策太空望远镜的红外光谱档案，研究星际硅酸盐尘埃颗粒的性质，在总共13个类星体在0.1<z<1.4。我们发现在研究的QAS中清楚地检测到10微米的硅酸盐特征。我们还在具有足够光谱覆盖范围的光源中检测到18微米的硅酸盐特征。我们发现的宽度，峰值波长，和子结构的10微米星际硅酸盐吸收功能之间的吸收剂的变化。这表明，这些遥远星系中的硅酸盐尘埃颗粒性质可能彼此不同，并且相对于银河系中的硅酸盐尘埃颗粒。我们还发现，在几个来源的建议，与实验室衍生的配置文件从文献中的比较的基础上，硅酸盐尘埃颗粒可能显着更多的结晶比那些在无定形银河系ISM。这在朝向类星体PKS 1830-211的z=0.89吸收体中特别明显，其中接近10微米的子结构与结晶橄榄石成分一致。如果得到证实，这些颗粒性质的变化可能对过去9个Gyrs的尘埃和星系演化都有影响，并且通常假设高红移尘埃类似于本地尘埃。我们还讨论了硅酸盐粉尘的吸收强度和含碳粉尘的性能和气相金属的性能，如气体速度扩散，从UV/光学光谱确定的趋势之间的迹象。
2014-05-02 astro-ph.GA
Probing the origin of the microwave anomalous foreground
在10和90 GHz之间检测到的银河系异常微波发射是CMB波动的主要前景。与100 $μ$ m处的尘埃发射有很好的相关性，异常发射是星际的，但其起源仍有争议。一些可能的解释将其与尘埃联系起来：旋转的小（纳米）颗粒携带永久电偶极子或较大（亚微米）颗粒中的磁波动。为了探测异常发射的起源，我们将微波数据与尘埃红外发射进行比较，并寻找旋转尘埃模型预测的特定签名。对于异常发射，我们使用Miville-Deschenes等人（2008）从WMAP数据推导出的23 GHz全天空图。尘埃排放的IRAS数据跟踪。模型表明，旋转尘埃发射对10<nu<30 GHz的辐射场强度（Go）不敏感，而相应的中红外发射与Go成比例。为了在我们的比较中测试这种行为，我们从Schlegel等人（1998）的尘埃温度图中推导出Go。从全天图，我们表明，异常发射是更好地相关的小颗粒（在12 $μ$ m）比大颗粒（在100 $μ$ m）的发射。此外，我们表明，前相关性显着改善时，12 $μ$米通量除以去，目前的模型预测的旋转尘埃。
2009-08-05 astro-ph.GA
Gas and grain chemical composition in cold cores as predicted by the Nautilus 3-phase model
我们提出了一个扩展版本的2相气体颗粒代码NAUTILUS的3相模拟的气体和颗粒化学的冷芯。在这个模型中，地幔和地表都被认为是化学活性的。我们还考虑了反应、扩散和蒸发之间的竞争。该模型的预测面临的低质量和大质量的年轻恒星天体的信封，以及对背景恒星的冰观测。模拟的气相丰度进行比较，观察到的物种对TMC-1（CP）和L134 N暗云。我们发现，我们的模型成功地再现了所观察到的冰种。据发现，反应扩散竞争强烈增强反应的障碍，更具体地说，反应与H2，这是丰富的晶粒。这一发现强调了有一个好的方法来确定粮食上的H2丰度的重要性。结果表明，考虑反应扩散竞争时，颗粒表面含氮物种由NH3变为N2和HCN。在气相和几个10^5年前，我们发现，三相模型没有观察到的物种相比，两相模型有很大的影响。在这段时间之后，由于尘埃上的强烈吸积，计算的丰度急剧下降，这是不平衡的解吸效率低于2相模型。这强烈地限制了冷核的化学年龄在10^5年的数量级。
2016-04-18 astro-ph.GA
The Importance of Physical Models for Deriving Dust Masses and Grain Size Distributions in Supernova Ejecta I: Radiatively Heated Dust in the Crab Nebula
最近对超新星遗迹（SNRs）的远红外（IR）观测显示，在其喷出物中有大量新凝聚的尘埃，与现有耐火元素的总质量相当。从这些观测中得出的尘埃质量假设，无论尘埃加热机制或颗粒半径如何，给定种类的所有颗粒都以相同的温度辐射。在本文中，我们推导出的尘埃质量的蟹状星云喷出物，使用的加热和辐射的尘埃的物理模型。我们采用了幂律分布的颗粒大小和两种不同的尘埃成分（硅酸盐和无定形碳），并计算每个尘埃颗粒的加热率的脉冲星风星云（PWN）的辐射。我们发现，晶粒达到一个连续的温度范围，这取决于它们的大小和成分。从最佳拟合模型得到的总质量为0.019-0.13太阳质量，这取决于假设的颗粒成分。我们发现，粉尘颗粒的幂律粒度分布的特点是由一个3.5-4.0的幂律指数和大于0.1微米的最大粒径。颗粒大小和成分与IIP型SN中形成的尘埃颗粒的预期一致。我们推导出的尘埃质量至少是一个因素的两个小于在以前的研究中的蟹状星云，假设更简化的双温度模型的质量报告。本研究的结果表明，在一个现实的尘埃温度分布的物理模型，可以约束尘埃的属性，并影响派生的尘埃质量。我们的研究也可能有重要的影响，推导出其他SNRs的颗粒特性和质量估计，以及SNe是否是银河系星际介质（ISM）和外部星系中尘埃的主要来源的最终问题。
2013-07-03 astro-ph.GA
A panchromatic analysis of starburst galaxy M82: Probing the dust properties
我们结合近距离星暴星系M82的NUV、光学和红外成像，探讨了星系星际介质中尘埃和超风中尘埃的性质。Swift/UVOT的三个NUV滤波器使我们能够详细探测2175 A凸点周围区域的消光曲线特性。NUV的色-色图强烈地排除了卡尔泽蒂型定律，它既可以反映尘埃性质的内在变化，也可以反映恒星形成历史的内在变化，而恒星爆发则可以很好地用这种衰减定律来代表。我们强调，它主要是在NUV区域，一个标准的牛奶路型法律是首选的卡尔泽蒂法律。这些恒星星族的年龄和尘埃分布与最近4亿年来与M81相遇的情况是一致的。在超风区的NUV和光学颜色的径向梯度支持的假设，即在风锥中的排放是由喷出物中夹带的尘埃颗粒的散射驱动。观察到的波长依赖性揭示了一个晶粒尺寸分布$n(a)\propto a^{-2.5}$，其中$a$是晶粒的大小，或一个平坦的分布与最大尺寸截止，这表明只有小晶粒夹带在超新星驱动的风。
2014-01-29 astro-ph.CO astro-ph.GA
Probing Dust Composition in Distant Galaxies with JWST Mid-IR Spectroscopy of Quasars with Foreground 2175 A Absorbers I: Methodology
University of South Carolina（南卡罗来纳大学）；Georgia Southern University（佐治亚南方大学）
利用JWST中红外光谱研究遥远星系尘埃组成，通过分析类星体前缘2175 A吸收体的尘埃特征，探讨尘埃结构与星系演化关系。
2026-02-09 astro-ph.GA
Mixed aliphatic and aromatic composition of evaporating very small grains in NGC 7023 revealed by the 3.4/3.3 $μ$m ratio
在光子主导区（PDR），来自附近恒星的紫外光子导致非常小颗粒（VSG）的蒸发和气相多环芳烃（PAH）的产生。我们的目标是通过分析红外（IR）脂肪族和芳香族发射谱带，更好地了解蒸发非常小的颗粒（eVSGs）和多环芳烃的组成和演变。我们结合近红外和中红外的光谱图像来研究原型PDR NGC 7023中发射带的空间演化。我们使用AKARI获得的近红外光谱来追踪3.3 $μ$ m和3.4 $μ$ m带的演化，这些带与多环芳烃上的芳香族和脂肪族C-H键相关。光谱拟合涉及以3.45 $μ$ m为中心的额外宽特征。中红外观测与斯皮策被用来区分eVSGs，中性和阳离子多环芳烃的签名。我们将所有这些波段的空间演化与紫外光场的强度相关联，以探索它们的载流子的处理。3.45 $μ$ m平台的强度显示出与3.3 $μ$ m芳族谱带的强度的极好的相关性（相关系数R = 0.95），表明平台由芳族键的发射主导。3.4 $μ$ m和3.3 $μ$ m带强度（$I_{3.4}/I_{3.3}$）的比率在PDR界面处从更多UV屏蔽层到更多暴露层减小4倍。发现脂肪族和芳香族材料之间的过渡区域在空间上对应于中性多环芳烃和eVSGs之间的过渡区。我们的结论是，eVSGs的光处理导致生产的多环芳烃与连接的脂肪族侧基所揭示的3.4 $μ$ m发射带。我们的分析提供了证据，在PDR中存在非常小的颗粒的混合芳香族和脂肪族的组合物。
2015-03-03 astro-ph.GA
Probing Dust Composition in Distant Galaxies with JWST Mid-IR Spectroscopy of Quasars with Foreground 2175 Å Absorbers II. Measurements of Grain Composition and Extinction Properties
University of South Carolina（南卡罗来纳大学）；Georgia Southern University（佐治亚南方大学）
通过JWST中红外光谱分析五颗类星体的尘埃谱特征，确定硅酸盐矿物学，并发现三种星系可能存在结晶硅酸盐，与银河系星际介质不同。
2026-03-26 astro-ph.GA astro-ph.IM
Importance of the H2 abundance in protoplanetary disk ices for the molecular layer chemical composition
原行星盘是许多化学研究（观测和理论）的目标，因为它们包含行星的建筑材料。它们在密度和温度上的大的垂直和径向梯度使它们成为化学模型的挑战对象。在这些盘的外部，大密度和低温提供了一个特殊的环境，在那里物质与尘埃颗粒的结合可以非常有效，并可以影响气相化学成分。我们试图量化到什么程度的垂直丰度分布和集成的柱密度的分子预测的详细气体颗粒代码的影响，在颗粒的表面的分子氢物理吸附的治疗。我们使用Nautilus气体颗粒代码执行了三种不同的模型。一种模型使用H2在水表面上的结合能（440 K）并产生H2的强粘附。另一个模型使用了23 K的小结合能（就好像已经有一个单层的H2），H $_2$的粘附几乎可以忽略不计。最后，剩下的模型是一个中间的解决方案，称为遭遇解吸机制。我们表明，分子氢键的效率（从而其在晶粒表面的丰度）可以有一个定量的影响，预测的柱密度在气相中的主要物种，如CO，CS，CN，和HCN。
2016-09-06 astro-ph.GA
The evolution of grain mantles and silicate dust growth at high redshift
在密集的分子云中，星际颗粒被冰分子的地幔所覆盖。颗粒地幔的形成有两个重要的后果：它从气相中去除物种，并促进新分子在颗粒表面的合成。地幔的成分是云所属环境的一个强函数。因此，高zeta星系中的云，其条件--如温度、金属丰度和宇宙射线通量--与银河系中的云不同，将具有不同的颗粒地幔。在过去的几年里，一些作者提出，硅酸盐颗粒可能是通过在较小的种子上增加含硅物质而生长的。这将与冰地幔的形成同时发生，并受到其成分作为时间函数的极大影响。在这项工作中，我们提出了一个数值研究的颗粒地幔形成在高zeta星系，我们定量地解决硅酸盐生长的可能性。我们发现，地幔厚度随红移的增加而减小，z从0到8变化时，从120层到20层。此外，地幔成分也是云红移的一个强函数，CO、CO2、氨、甲烷和甲醇的相对重要性随z变化很大。最后，由于含硅物质总是地幔中非常小的成分，在分子云中形成硅酸盐几乎是不可能的。
2018-02-04 astro-ph.CO astro-ph.GA
Probing plasma composition with the next generation Event Horizon Telescope (ngEHT)
我们探讨等离子体物质的内容在最里面的吸积盘/喷流在M87* 作为相关的一个热烈的搜索反物质的签名在下一代的事件视界望远镜（ngEHT）。我们使用不同的发射模型，包括一个恒定的电子磁压（恒定$β_e$模型）与人口的非热电子，以及R-β模型填充与热电子的非零正电子-电子比的影响建模。在前一种情况下，我们选择一个半解析适合的广义相对论磁流体动力学（GRMHD）模拟的无力区，而在后一种情况下，我们直接分析GRMHD模拟。在这两种情况下，正电子都是在后处理水平上添加的。我们生成的偏振图像和光谱的一些这些模型，并发现，在射频，无论是线性和圆偏振得到增强每增加对。相反，我们表明，在较高的频率，大量的正电子分数洗出的圆极化。我们报告了不同的发射模型和正电子分数之间的强简并性，虽然我们的非热模型比热模型对电子对分数更敏感。我们的结论是，一个大型的理论图像库，确实需要充分了解在这项研究中探索的趋势，并将它们放置在大的一组参数的背景下，也影响极化图像，如磁场强度，黑洞自旋，电子温度和分布函数的详细方面。
2022-11-14 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
