The dust content of galaxies from z = 0 to z = 9
我们研究了星系的尘埃含量从$z=0$到$z=9$的半解析模型的星系形成，其中包括新的配方，以跟踪生产和破坏的尘埃。我们包括恒星喷出物中尘埃的凝结，星际介质中尘埃的生长，超新星和热晕中尘埃的破坏，以及尘埃风和流入。ISM中尘埃增长的速度取决于分子云的金属丰度和密度。我们的基准模型再现了从$z=0$到$z=7$的尘埃质量与恒星质量之间的关系，尘埃质量小于$10^{8.3}\,\rm{M}_\odot$的星系数密度，以及$z=0$处尘埃的宇宙密度。该模型考虑了尘埃气体比（DTG）与本星系气相金属丰度之间的双幂律关系以及DTG与恒星质量之间的关系。尘埃形成的主导模式是ISM中的尘埃增长，除了具有$M_*<10^7\,\rm{M}_\odot$的星系，超新星喷出物中的尘埃凝结占主导地位。星系的尘埃-金属比取决于气相金属丰度，这与宇宙学模拟中通常假设的情况不同。模型的变体，包括更高的凝聚效率，一个固定的时间尺度的灰尘增长的ISM，或没有增长，在所有复制一些观察到的限制，但不能同时复制的形状的尘埃标度关系和尘埃质量的高红移星系。
2017-06-20 astro-ph.CO astro-ph.GA
The Evolution of ISM Mass Probed by Dust Emission -- ALMA Observations at z = 0.3 to 2
使用submm尘埃连续发射探测星系中星际尘埃和气体的质量经验校准使用本地恒星形成星系，银河系和高红移submm星系（SMG）的普朗克观测样本。所有这些物体都表明了类似的校准，强烈支持这样的观点，即尘埃排放的瑞利-金斯（RJ）尾部可以用作星系中ISM的准确和非常快速的探测器。我们目前的ALMA周期0观测波段7（350 GHz）的尘埃排放在107个星系从z = 0.2至2.5。三个样本的星系，共101个星系的恒星质量从宇宙中选择有$M_* \simeq10^{11}$ \msun：37在z $\sim0.4$，33在z $\sim0.9$和31在z $=2$。第四个样品与6个红外发光星系在z = 2的观察与纯粹的质量选择的样品进行比较。从每个样品的堆叠图像中检测到的通量，我们发现ISM含量已经将因子$\sim 6$从z = 2和0.9处的$1 - 2 \times 10^{10}$ \msun降低到z = 0.4处的$\sim 2 \times 10^9$ \msun。在z = 2处的IR发光样品与在相同红移处的等效非IR明亮样品相比显示出M $_{ISM}$的进一步$\sim 4$倍增加。四个子样本（z = 0.4，0.9，2和IR明亮星系）的气体质量分数为$\sim 2\pm0.5, 12\pm3, 14\pm2 ~\rm{and} ~53\pm3$ $%$。
2014-02-07 astro-ph.CO astro-ph.GA
Ram pressure stripping in elliptical galaxies: I. the impact of the interstellar medium turbulence
椭圆星系含有X射线发射气体，在与星系团年龄相当的时间尺度上受到连续的冲压压力剥离。这些星系中的气体并不处于完美的流体静力平衡。超新星反馈、恒星风或活动星系核（AGN）反馈可以显著扰动星际介质（ISM）。利用流体动力学模拟，我们研究了热ISM中亚音速湍流对早型星系冲压压力剥离过程的影响。我们发现，星系更动荡的ISM产生更长，更广泛，更平滑分布的尾巴剥离ISM比那些特征较弱的ISM动荡。我们的主要结论是，即使是非常弱的内部湍流，在<15%的平均ISM声速的水平，可以显着加速气体从星系通过冲压压力剥离。这种效应的大小随着湍流的强度而急剧增加。由于大多数气体剥离发生在ISM和团内介质（ICM）之间的边界附近，ISM剥离率的提高是由于ISM从银河系势阱的中心区域到更大距离的“随机行走”，在那里，冲压压力能够永久地从星系中去除气体。由于湍流ISM与ICM的混合，ICM可以暂时被困在银河系势阱中。具有更多湍流ISM的星系，但仍然具有非常弱的湍流特征，可以容纳更多的ICM。[摘要]
2012-09-29 astro-ph.CO astro-ph.HE astro-ph.IM
Evidence that most type 1 AGN are reddened by dust in the host ISM
在许多1型活动星系核中观测到的典型的光学-紫外连续谱斜率比薄吸积盘模型所预期的要红。这个难题的一个可能的解决方案是，许多活动星系核被视线上的尘埃变红了。为了探索这种可能性，我们将5000个光度L~10^45erg/s、红移z~0.4的SDSS活动星系核堆叠在光学连续谱斜率α_opt和H $β$宽发射线宽度的仓中。我们测量每个堆叠光谱中NaID吸收特征的EW。我们发现alpha_opt和EW（NaID）之间存在线性关系，EW（NaID）随着alpha_opt变红而增加。在具有最小H $β$宽度的仓中，具有与吸积盘预测相似的最蓝斜率的物体被发现具有EW（NaID）=0，支持视线尘埃假设。$Hα/Hβ$谱线比对α_opt的依赖性也支持这一结论，α_opt与尘埃红化的关系为E（B-V）~0.2（-0.1-α_opt），α_opt=-0.5的典型第1型活动星系核的红化为E（B-V）~ 0.08 mag。光致电离计算表明，造成红化的尘埃气体电离程度太高，无法产生所观察到的特征。因此，我们认为，钠的吸收出现在从AGN辐射屏蔽的主机ISM的区域，并与alpha_opt的相关性出现，因为ISM柱沿屏蔽和非屏蔽视线相关。这种情况是支持的相似性的E（B-V）-NaID的关系暗示我们的研究结果与以前的研究发现的牛奶路的关系。
2016-08-31 astro-ph.CO astro-ph.GA
The First 3$π$ 3D Map of ISM Dust Temperature
我们提出了第一个大规模的星际尘埃温度的3D地图。我们建立在现有的3D红化地图来自星光吸收（Bayestar 19），覆盖3/4的天空。从5亿三维体素的每一个的列密度开始，我们提出了一个温度和发射率幂律斜率（$β$），并沿着视线合成发射图在五个频段观察到的\emph{Planck}和\emph{IRAS}。重建的发射图被约束为匹配$10'$尺度上的观测，并且具有良好的保真度。我们以$110', 55', $和$27'$的分辨率生成3D温度图。我们评估仙王座上的性能，这是一个沿着视线有两个不同组成部分的尘埃云，并为这两个组成部分找到不同的温度。因此，我们表明，这种方法有足够的精度来约束云与不同的温度沿视线高达$1-σ$错误。这对于宇宙微波背景实验的尘埃频率去相关前景分析将是一个重要的结果，宇宙微波背景实验将受到具有不同温度和磁场分量的视线的影响。除了$T$和$β$，我们限制了发射光学深度和红化之间的转换因子。在常用的基于排放的红化图中，假设该转换因子是恒定的。然而，这项工作显示了两个变化的因素，这可能证明对某些应用程序是重要的。
2022-11-14 astro-ph.CO astro-ph.GA
Genesis and evolution of dust in galaxies in the early Universe I. Modeling dust evolution in starburst galaxies
我们建立了一个数值的星系化学演化模型。该模型的构造，使得可以调查的影响范围很广的参数。它考虑到结果从恒星演化模型，不同类型的核心崩溃SNe和AGB星的贡献在3-8 Msun的质量范围之间的分化。我们认为寿命依赖于产量注入ISM的所有来源，以及灰尘破坏由于SN冲击在ISM。我们确定的尘埃质量的时间进程，尘埃-气体和尘埃-金属的质量比，以及其他物理性质的星系，并研究它们的依赖于星系的质量，IMF，尘埃生产效率和尘埃破坏的ISM。尘埃的数量和星系的物理性质在很大程度上取决于初始气体质量。总的来说，虽然产生的尘埃总量随着星系质量的增加而增加，但详细的结果取决于SN尘埃生产效率，IMF和ISM中尘埃破坏的强度。尘埃质量更高的IMF偏向于更高的恒星质量，尽管事实上，这些IMF更强烈地受到尘埃破坏的ISM。对IMF的敏感性随着星系质量的减小而增加。SNe主要负责在早期时期（<2亿年）与尘埃的显着富集。在星爆后的4亿年内，尘埃质量超过10^8兆太阳，而AGB星的贡献占主导地位，这不足以解释尘埃的产生。我们发现，初始气体质量在1-5 × 10^11兆太阳的星系质量足够大，可以产生质量大于10^8兆太阳的尘埃。我们的首选方案是占主导地位的SN粉尘生产结合头重脚轻的IMF和中度粉尘破坏的ISM。
2011-03-06 astro-ph.CO
Dust-polarization maps for local interstellar turbulence
我们表明，在多相星际介质中的磁流体动力学湍流的模拟产生的$E/B$比率与最近的$Planck$测量广泛的协议，从银河系尘埃的偏振发射。此外，$B$模式的光谱显示的尺度依赖性，这是一致的尺度范围内解决的模拟观察。模拟提供了一个机会，以了解物理起源的$E/B$的比例，和一个起点，更精细的模型，银河系的排放使用的当前和未来的CMB实验。
2018-07-06 astro-ph.CO astro-ph.GA
Sturm und Drang: Supernova-Driven Turbulence, Magnetic Fields, and Cosmic Rays in the Chaotic Starburst Interstellar Medium
致密星暴区频繁的超新星爆发是这些区域星际介质（ISM）的主要形成者。在大多数的恒星爆发中，超新星遗迹爆炸打开了一个充满区域的热相，并发射了超级风。密度更大的恒星爆发压力过大，无法形成热风，但超新星仍然搅动着ISM。我认为，超新星的权力无处不在的动荡，通过每一个星暴ISM阶段，包括热风，和波动发电机放大磁场，直到他们在均分与动荡。超新星可以驱动湍流，在热风中的速度约为1000 km/s，在冷分子气体中的速度约为20 km/s，这取决于外部尺度。我预测银河系中心星暴的磁场强度为70 μ G，M82和NGC 253为300 μ G，Arp 220的原子核为2 mG。平均磁场强度在分子气体中比在热风中强几倍，但在星暴中并不随密度而强烈变化。我解释了超新星驱动的湍流的主导地位，导致近星爆ISM组件之间的均分。我也认为宇宙射线（CR）扩散的恒星爆发的影响。大量的能量级联到小尺度上可以非常有效地限制CR在星爆中，以至于CR的传输主要是由气体流动而不是通过气体扩散。此外，我还讨论了湍流对X射线线宽，远红外无线电相关性，观测到的无线电偏振，法拉第旋转措施的影响。最后，我讨论了许多问题提出的物理学湍流在星爆。
2013-08-23 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
The assembly of dusty galaxies at $z \geq 4$: statistical properties
最近发现的高红移尘埃星系意味着其星际介质（ISM）的快速尘埃富集。为了解释这些观测结果，我们在30 $h^{-1}$ cMpc/大小的体积中运行宇宙学模拟，直到$z \approx 4$。我们使用的流体动力学代码dustyGadget，占生产的尘埃恒星人口及其演变的ISM。我们发现，宇宙尘埃密度参数（$Ω_{\rm d}$）主要是由恒星尘埃在$z \gtrsim 10$，因此，质量和金属依赖的产量需要评估的尘埃含量在第一个星系。在$z \lesssim 9$，在演化系统的ISM（Log $(M_{\star}/M_{\odot})>8.5$）中颗粒的生长显著增加了它们的尘埃质量，与在红移范围$4 \lesssim z < 8$中的观测结果一致。我们的模拟表明，ALMA观察到的高红移星系的品种，可以自然地占通过建模的晶粒生长时间尺度作为在气体冷相的物理条件的函数。此外，粉尘-金属（DTM）和粉尘-气体（PDMATHAMT）比率的趋势与现有数据一致。对$z \approx 4$一个典型的大质量晕中不均匀尘埃分布的定性研究表明，从中央星系到最近的卫星，尘埃沿着$\rm Log({\cal D}) \leq -2.4$污染的细丝分布，但在许多视线上，在距离$d \gtrsim 30$ kpc处急剧下降，其中$\rm Log({\cal D}) \lesssim -4.0$ .
2020-03-18 astro-ph.CO astro-ph.GA
Star formation in galaxy mergers: ISM turbulence, dense gas excess, and scaling relations for disks and starbusts
星系的相互作用和合并在星系的恒星形成历史中扮演着重要的角色，但仍然存在争议和知之甚少。数值和理论模型还不能解释合并引起的星爆的主要性质，包括它们的强度和空间范围。通常，并合引发的星暴的机制是一个全球性的气体流入中央kpc，导致核星暴。在这里，我们表明，使用高分辨率AMR模拟和比较的气体成分的合并观察，触发的星爆也导致增加ISM湍流和速度色散的相互作用系统。这就形成了比静止的盘状星系密度更大、质量更大的冷气体。稠密冷气体的比例大幅增加，改变了这些系统的全球密度分布，并导致有效的恒星形成。由于恒星爆发活动不仅来自于气体的全球压缩到更高的平均表面密度，而且来自于更高的湍流和破碎成巨大而致密的云，合并系统可以进入与静止盘星系不同的恒星形成状态。这与最近的观测结果相一致，表明盘星系和恒星爆发系统不是单一制度的低活动端和高活动端，而是实际上遵循不同的恒星形成比例关系。
2010-12-23 astro-ph.CO
On the Time Variation of Dust Extinction and Gas Absorption for Type~Ia Supernovae Observed Through Non-uniform Interstellar Medium
对于Ia型超新星（SNe Ia）通过非均匀的星际介质（ISM）在其宿主星系中观察到的，我们调查的非均匀性是否会导致可观察到的时间变化的尘埃消光和气体吸收由于SN光球随时间的膨胀。我们发现，由于陡峭的光谱指数的ISM密度功率谱，相当大的密度波动幅度在长度尺度上的典型ISM结构（$\gtrsim \text{ 10 pc}$）将转化为小得多的波动尺度上的SN光球。因此，由于非均匀ISM、吸收等效宽度和消光的时间变化的典型幅度将是小的。因此，我们得出结论，不均匀的ISM密度不应该影响基于SNe Ia的宇宙学测量。我们应用我们的预测的基础上的ISM密度幂律功率谱的观测两个高度红化的超新星Ia，SN 2012 cu和SN 2014 J。
2017-10-30 astro-ph.CO astro-ph.HE
Formation and Evolution of the Dust in Galaxies. I. The Condensation Efficiencies
对高z宇宙的兴趣日益增长，其中存在强烈遮蔽的物体，已经决定努力改善星系中尘埃形成和演化的模拟。三个主要的基本成分进入的问题，影响总的尘埃预算和尘埃颗粒的混合物：类型和数量的尘埃注入AGB星和SNae和吸积/销毁过程中的ISM尘埃。它们控制着ISM中气体和尘埃的相对丰度。在这项研究中，我们专注于星尘，并提出了一个数据库的冷凝效率的难熔元素C，O，Mg，Si，S，Ca和Fe的AGB星和SNae，可以很容易地应用于气态喷出物，以确定的数量和种类的难熔元素本地嵌入尘埃和注入ISM。最好的理论配方，目前在文献中估计的尘埃产生的SNAE和AGB星的数量进行了讨论，并为SNAE相比，观察到的问题，以获得线索。凝聚效率已被分析的背景下，在太阳附近和银河系盘的尘埃形成和演化的经典化学模型。表的系数（i）AGB星在不同的金属丰度和（ii）SNae在不同的密度n_H的ISM的SNa爆炸发生。特别是，我们展示了如何有争议的CNT近似广泛采用形成尘埃在SNAE，仍然给出了很好的结果，并同意来自观测的一些线索。然而，需要新一代的尘埃形成模型在SNAE解决最近出现的一些矛盾。一个简单的数据库的冷凝效率被设置为用于化学模型，包括灰尘的影响，并意味着模拟星系从原始的原星系到目前在本地宇宙中看到的。
2011-07-22 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.SR
Dust-depletion sequences in damped Lyman-α absorbers: a unified picture from low-metallicity systems to the Galaxy
我们研究了由于星际介质（ISM）中的尘埃导致的金属耗尽，以推断尘埃颗粒的性质并表征星系的金属和尘埃含量，直到低金属丰度和中等红移z。本文提供了利用甚大望远镜（VLT）紫外和可见中阶梯摄谱仪（UVES）高光谱分辨率观测到的70个阻尼莱曼α吸收体（DLAs）样品的金属柱密度和丰度。这是迄今为止在DLAs中测量的最大的磷丰度样本。我们使用文献测量银河云覆盖高金属丰度结束。我们发现[Zn/Fe]和观测到的相对丰度之间存在紧密的相关性（分散度<= 0.2 dex）。这意味着ISM中的晶粒长大是粉尘产生的重要过程。这些序列是连续的[Zn/Fe]从无尘到尘埃DLAs，以及银河系云，这表明ISM中难熔金属的可用性对尘埃生产至关重要，无论恒星形成的历史如何。我们观察到[S/Zn]高达~0.25 dex的DLAs，这与银河系恒星丰度大致一致。此外，我们发现星系晕星的核合成模式和我们观测到的尘埃最少的DLAs之间有很好的一致性。这支持了最近在低金属含量的DLAs中的恒星形成。Zn、O、P、S、Si、Mg、Mn、Cr和Fe的衍生贫化与[Zn/Fe]相关，对于更难熔的元素具有更陡的斜率。P大多不受粉尘损耗的影响。我们提出典型的消耗模式，作为参考，在未来的研究相对丰度和消耗。我们得出了总的（灰尘校正）金属丰度，通常为DLAs-2 <=[M/H] tot <= 0，并分散在银河ISM的太阳金属丰度。粉尘与金属的…
2016-10-14 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.SR
The Dust Budget of the SMC: Are AGB Stars the Primary Dust Source at Low Metallicity?
我们估计总的尘埃输入从小麦哲伦星云（SMC）的冷演化恒星，使用8微米的过量排放作为代理的尘埃生产率。我们发现渐近巨星分支（AGB）和红超巨星（RSG）每年产生（8.6-9.5）x 10^7太阳质量的尘埃，这取决于属于演化恒星群体的远红外源的比例（单个尘埃产生率的不确定性为10%-50%）。RSG贡献最小（<4%），而富碳AGB星（特别是所谓的“极端”AGB星）占冷演化恒星总尘埃输入的87%-89%。我们还估算了来自热恒星和超新星（SNe）的尘埃输入，发现如果SNe产生10^-3太阳质量的尘埃，那么总的SN尘埃输入和AGB输入大致相当。我们认为几种情况下的SNe尘埃的生产和破坏，并发现，星际介质（ISM）的尘埃可以单独占恒星源，如果所有的SNe产生的尘埃的数量周围看到的尘埃的例子，如果大多数SNe爆炸密集的地区，大部分的ISM尘埃屏蔽的冲击。我们发现AGB星只贡献了ISM尘埃的2.1%。如果没有SNe对尘埃收支的净正贡献，这表明尘埃必须在ISM中生长或由另一种未知机制形成。
2012-01-25 astro-ph.CO astro-ph.SR
The impact of ISM turbulence, clustered star formation and feedback on galaxy mass assembly through cold flows and mergers
星系质量聚集的两个主要通道是冷流（通过宇宙网的细丝提供的冷气）和合并。在宇宙学背景下，这些过程如何结合在一起，在低和高红移下，产生我们观察到的整个星系动物园，这在很大程度上是未知的。事实上，关于每一个孤立过程的详细物理原理，还有很多东西需要了解。虽然这些形成通道已经研究了使用流体动力学模拟，在这里，我们研究它们对气体性质和恒星形成（SF）的影响，一些第一次模拟捕捉多相，多云性质的星际介质（ISM），凭借其高空间分辨率（和相应的低温阈值）。在这一制度中，我们研究了冷流和超新星（SNe）驱动的流出在一个非常高红移星系（z { \approx } 9）之间的竞争，并研究了等质量星系合并在低和高红移的演变，重点是诱导SF。我们发现，SNe驱动的外流不能减少冷吸积在z { \approx } 9和SF实际上是增强由于随之而来的金属富集。我们演示了如何最近的几个观测结果的星系人口（例如，增强HCN/CO比在ULIRGs，一个单独的Kennicutt施密特（KS）序列的星爆和人口的紧凑的早期型星系（ETGs）在高红移）可以解释与星系合并模拟中捕获的机制，只要ISM的多相性得到解决。
2011-02-21 astro-ph.CO
A multiwavelength view of the ISM in the merger remnant Fornax A galaxy
我们目前的合并残留星系NGC 1316的多波长图像的目的是研究的内容，灰尘和它的关联与其他阶段的ISM。颜色指数图以及该星系的消光图揭示了NGC 1316中错综复杂的尘埃形态，即，在内部以明显的巷道形式存在，而在约6- 7千秒差距处则明显呈沿东北方向延伸的弧形格局。除此之外，这个星系中还有其他几个尘埃团和结。尘埃排放映射使用\textit{Spitzer}数据在8 $μ$ m表明，更复杂的形态结构的尘埃在NGC 1316。在光学到近红外波段上得到的消光曲线与标准的银河系曲线非常接近，表明尘埃颗粒具有类似的性质。根据消光系数估算的NGC 1316的尘埃含量为$\sim$ 2.13 $\times\, 10^5$ \Msun。与使用IRAS通量密度$\sim$ 5.17 $\times\, 10^6$ \Msun 1以及来自MIPS $\sim$ 3.2 $\times\, 10^7$ \Msun的24 $μ$ m、70 $μ$ m和160 $μ$ m处的通量密度估计的通量密度相比，这是下限。高分辨率的\textit{Chandra}观测这个合并残留系统提供了一个前所未有的看法，复杂的性质，热气体分布在NGC 1316密切匹配的形态电离气体，并在一定程度上与尘埃。在NGC 1316的光学D $_{25}$范围内的分辨源的X射线颜色-颜色图使我们能够将它们分成不同的类。
2013-03-20 astro-ph.CO
The Displaced Dusty ISM of NGC 3077: Tidal Stripping in the M 81 Triplet
我们利用赫歇尔卫星上的SPIRE探测了NGC 3077（M81三重态的成员）附近潮汐\hi臂中的扩展（~30 kpc ^2）尘埃排放。在\hi柱密度> 10 ^21 cm^-2的地方，通常可以检测到潮汐臂中的尘埃排放。SPIRE波段比显示，潮汐臂中的尘埃温度（~13 K）明显低于NGC 3077本身的温度（~31 K），这与潮汐臂中较低的辐射场相一致。潮汐臂中的尘埃总质量为~1.8 x 10^6 M太阳（假设β =2），即比NGC 3077的尘埃质量（~2 x 10^5 M_sun）大得多。在探测到尘埃的地方，尘埃与气体的比例为6+/-3 x 10^-3，在不确定性范围内与NGC 3077和附近具有银河系金属丰度的螺旋星系中的结果一致。潮汐臂中微弱的HII区不能解释探测到的富集物质，也不是潮汐臂中尘埃加热的主要来源。我们得出结论，在NGC 3077最近与M 82和M 81的相互作用期间（约3 x 10^8年前），该潮汐特征中的星际介质（原子HI、分子和尘埃）被预先富集并从NGC 3077剥离。这意味着相互作用可以有效地从星系中移除重元素和富集物质（尘埃，分子气体）。由于相互作用在大的回顾时间内更加频繁，可以想象它们可能（连同银河系外流）对星系际介质的富集做出了重大贡献。
2011-01-20 astro-ph.CO
Spitzer observations of molecules and dust in evolved stars in nearby galaxies
在渐近巨星分支（AGB）恒星和超新星（SNe）内部和周围形成分子和尘埃，并通过恒星风喷射到星际介质（ISM）中。尘埃和气体中含有恒星新合成的元素，因此，垂死恒星对星系ISM的化学富集起着重要作用。然而，在我们的银河系之外，对这些恒星中的分子和尘埃进行定量分析是很困难的。斯皮策太空望远镜上的高灵敏度仪器使我们能够研究附近星系中这些恒星的尘埃和分子。邻近星系的金属丰度变化范围很广，因此可以研究金属丰度对尘埃和气体产生的影响。这项研究将有助于研究星系从低金属丰度到高金属丰度的化学演化。
2009-09-27 astro-ph.CO astro-ph.SR
