Dust destruction in non-radiative shocks
超新星遗迹冲击波是星际尘埃颗粒被破坏的主要场所。然而,在非辐射冲击中的粉尘销毁效率仍然不是很清楚。一种方法来估计被摧毁的尘埃的分数是比较冲击后的气体丰度和震前介质总丰度之间的差异时,震前元素耗尽因素是已知的。我们比较了大麦云云(LMC)中16个SNR的激波后气体丰度与我们基于69颗慢转早期B型星推导出的LMC星际介质丰度。结果表明,在冲击波中,平均有$\sim$ 61%的富硅尘埃颗粒被破坏,而富铁尘埃颗粒的破坏率仅为$\sim$ 40%.这一结果支持了这样一种观点,即在扩散中性介质中,Fe的高度耗尽不是由富Fe晶粒的回弹性引起的,而是由于更快的生长速率。这项工作也为限制星际尘埃的化学成分提供了一种潜在的方法。
2019-07-29 astro-ph.GA
Dust Destruction by Charging: A Possible Origin of Grey Extinction Curves of Active Galactic Nuclei
观测到的活动星系核(AGN)的消光曲线与在银河系中观测到的有很大的不同。这些观测需要优先移除活动星系核环境中的小颗粒;然而,其物理机制仍不清楚。在本文中,我们提出,尘埃破坏充电,或库仑爆炸,可能是负责活动星系核消光曲线。强烈的活动星系核辐射通过光电发射使尘埃颗粒高度带电,当带电颗粒的静电张应力超过其拉伸强度时,通过库仑爆炸发生颗粒裂变。我们发现库仑爆炸可以优先去除小的硅酸盐和石墨颗粒,并成功地再现了平坦的消光曲线和2175 Ω ~凸点的情况。
2020-02-19 astro-ph.GA
Forbidden Iron Lines and Dust Destruction in Supernova Remnant Shocks: The Case of N49 in the Large Magellanic Cloud
我们提出了一个完整的整体现场调查的结果,明亮的SNR N49在LMC,获得了WiFeS仪器安装在ANU的2.3米望远镜在Siding Spring天文台。从理论冲击模型与新的映射5.1代码,我们第一次,进行了详细的丰度和动力学分析,涵盖8个独立阶段的电离超新星遗迹的光学Fe发射线光谱。这使我们能够得到作为电离阶段的函数的粉尘损耗因子。我们已经表明,有大量(30% - 90%)的破坏含铁尘埃颗粒在这些快速冲击($v_s \sim 250$ km/s),我们已经证实,占主导地位的尘埃破坏是通过非热溅射和颗粒颗粒碰撞机制,在一些理论工作。
2016-05-08 astro-ph.GA
On saturation of betatron acceleration of dust particles behind shock fronts
本文考虑了超新星强激波阵面后面尘埃粒子的感应加速器加速饱和的可能性。有人认为,非热尘埃破坏的效率应大大低于从辐射冲击波后面的尘埃粒子的电子感应加速器加速的传统描述估计的值。非热破坏的抑制可能与速度超过Alfvén速度3倍的强激波后尘埃成分中产生的镜像不稳定性有关。不稳定性的发展特征的时间尺度短得多的超新星遗迹的年龄,因此它的影响,尘埃销毁的效率可以是实质性的:在冲击波速度100公里秒$^{-1}<v_s<300$公里秒$^{-1}$的破坏效率可以是一个数量级低于正常估计。
2010-02-01 astro-ph.GA
Supernovae within Pre-existing Wind-Blown Bubbles: Dust Injection vs. Ambient Dust Destruction
通过三维流体动力学模拟,在这里,我们评估的影响,超新星爆炸发生在风驱动的气泡上的生存或破坏的尘埃颗粒。我们考虑这两种情况,喷出物内产生的尘埃和尘埃最初存在于周围的气体中,后来锁定在周围的风驱动的外壳。超新星爆炸波与风驱动的壳层的碰撞导致一个传输的冲击波进入壳层,并将反射的冲击波带入喷出物。传递的冲击波能够摧毁大量的灰尘锁在壳,但只有当风驱动的壳的质量很小,小于几十个喷射的质量。相反地,质量数倍于喷出质量的大质量风驱动壳层,在相互作用时导致强烈的辐射冷却,这抑制了Sedov-Taylor相并削弱了传输的激波,使其无法穿过风驱动壳层。在这种情况下,环境灰尘的破坏/破坏在很大程度上被抑制。另一方面,在被恒星风挖掘的非常稀薄的区域中,SNR迅速增长,因此在喷出物中产生的大部分尘埃不能被超新星反向激波有效地破坏,也不能被反射激波破坏。我们的计算倾向于这样一种情况,即在足够大的风力驱动的外壳内的核心坍缩超新星向ISM提供的灰尘比它们能够摧毁的更多。
2019-11-12 astro-ph.GA
Inhibited destruction of dust by supernova in a clumpy medium
本文研究团块介质中超新星激波对尘埃的破坏动力学,发现介质不均匀性越强,尘埃存留越多,并揭示了辐射冷却与尘埃溅射的相互关系对尘埃存留的主导作用。
2024-09-03 astro-ph.GA
Modeling Dust Production, Growth, and Destruction in Reionization-Era Galaxies with the CROC Simulations: Methods and Parameter Exploration
我们介绍了一个明确的星际尘埃在宇宙学星系形成模拟演化的模型。我们对计算机上的宇宙再电离项目(CROC,Gnedin 2014)的模拟进行了后处理,在用示踪粒子技术采样的模拟中,沿着轨迹线整合了一个常微分方程,用于尘埃与气体比率的演变。该模型综合考虑了渐近巨星分支(AGB)星风和超新星(SN)中尘埃颗粒的产生、星际介质气相重元素吸积导致的颗粒生长以及超新星遗迹(SNRs)高温气体中热溅射导致的颗粒破坏。我们的分析的一个主要结论是一个精心选择的灰尘破坏模型的重要性,不同的合理的参数化可以预测非常不同的值在$\sim 100$ PC分辨率的ISM在我们的模拟。我们在一个10 $h^{-1}$的Mpc盒子中运行这个尘埃模型,该盒子通过$z=5$获得$\sim 2\times10^9 M_{\odot}$的恒星质量。我们发现,该模型是能够再现尘埃质量和尘埃敏感的可观测量大致符合现有的数据从高红移星系。模拟星系中的总尘埃质量对尘埃模型的参数选择有些敏感,特别是ISM中由于吸积而导致的晶粒生长的时间尺度。因此,在这些时期,可以约束星系尘埃质量的可观测量可能有助于对尘埃物理学进行约束。
2022-08-03 astro-ph.GA
Grain Destruction in a Supernova Remnant Shock Wave
在超新星遗迹中,尘埃颗粒在激波前沿后面的热气中被溅射掉,逐渐使气相中富含难熔元素。我们已经测量了发射在C IV $λ$ 1550从C原子溅射尘埃气体后面的非辐射冲击波在天鹅座北部的环路。总的来说,观测到的激波后的强度与模型计算的预测大致一致,模型计算与斯皮策24微米和X射线强度分布相匹配。因此,这些观测结果证实了SNR冲击中尘埃破坏的总体情况和模型中使用的溅射率。然而,有一个差异,在冲击波后10”的CIV强度是太高的强度相比,在冲击波和25”后,在密度,氢中性分数和尘埃性质的变化超过秒差距尺度的预冲击介质限制了我们的能力,测试尘埃破坏模型的细节。
2013-10-04 astro-ph.GA
Dust survival in harsh environments -- Is photo-evaporation an important destruction mechanism?
研究评估了光蒸发对星际尘埃的破坏作用,发现来自年轻恒星和行星状星云的光蒸发相对于其他移除过程可忽略,且≥0.01微米的尘埃在高达10^7倍星际辐射场下仍稳定。
2023-12-26 astro-ph.GA
Dust Destruction by Drift-Induced Sputtering in Active Galactic Nuclei
最近的中红外高空间分辨率观测表明,活动星系核(AGN)可能拥有一个大小为几个pc的极地尘埃区,这些尘埃可能由中央引擎的辐射携带。极地尘埃的发射往往表现出非常弱或没有硅酸盐10- $μ$ m的发射特征。一个可能的解释是,极地尘埃主要由微米级的大颗粒组成,因为这些颗粒没有显示出硅酸盐的特征,而目前还不清楚大颗粒如何优先供应给极地地区。在这里,我们提出了一个新的方案,描述在极地地区的流行大颗粒。结果表明,活动星系核的辐射压力将颗粒加速到高超音速的漂移速度,这种高超音速漂移通过动力学溅射导致尘埃的破坏。溅射破坏小颗粒的速度比大颗粒快,因此较大的颗粒将优先被吹到更远的距离。虽然由于库仑阻力,对于非常小的颗粒,高超音速漂移或动力学溅射倾向于被抑制,但它们也可能被库仑爆炸破坏。去除小颗粒和/或生存的大颗粒可以解释缺乏硅酸盐10- $μ$ m的排放功能在极地尘埃排放。
2020-02-05 astro-ph.GA
Shiva: the dust destruction model
我们提出了一个数值工具湿婆设计来模拟尘埃破坏在温暖的中性,温暖的电离,热电离介质的影响下的光处理,溅射,粉碎。该工具主要用于研究氢化无定形碳(HACs)的演变,但也可以模拟多环芳烃(PAH),硅酸盐和石墨颗粒。HAC颗粒光处理包括脱氢和碳原子损失。脱氢导致物质从脂肪族结构转化为芳香族结构。同时,一些其他物理性质(带隙能量,光学性质等),材料的变化。Shiva工具允许计算尘埃尺寸分布随时间的演变,这取决于氢、氦和碳的数量密度和电离状态、气体温度、辐射通量、相对气尘和颗粒-颗粒速度。对于HAC晶粒,还计算了带隙能量分布的演化。我们描述了一个尘埃演化模型,该工具依赖,并根据外部条件不同大小的尘埃颗粒目前的进化时间尺度。这允许用户在相关条件下快速估计特定灰尘颗粒的寿命。作为工具使用的一个例子,我们演示了颗粒的性质和相应的红外光谱的演变在光解离区域,H II区域,和超新星遗迹冲击。
2019-06-26 astro-ph.GA
Supernova dust destruction in the magnetized turbulent ISM
本研究通过包含磁场效应的真实星际介质动力学模拟,揭示非均匀性和磁场可显著抑制超新星导致的尘埃摧毁。
2024-02-09 astro-ph.GA astro-ph.SR
The role of dust destruction and dust growth in the evolution of the interstellar medium
我们使用类似银河系的化学动力学模拟与一个新的治疗尘埃的破坏和增长,调查这两个过程如何影响星系中的星际介质的属性。我们关注两个特定参数的作用:f_des(一个新的参数,决定了超新星周围单个气体粒子中被摧毁的尘埃的比例)和C_s(金属原子或离子在碰撞后粘在尘埃颗粒上的概率,即,粘附系数)在调节星系中尘埃、冷气体和金属的数量和分布方面的作用。我们发现,低fdes和/或高Cs值的模拟星系不仅产生更多的尘埃,而且尘埃面密度与总气体面密度的相关性较弱,尘气比与金属丰度的相关性较陡。只有当fdes值在0.01 ~ 0.02之间,Cs值在0.5 ~ 1之间时,我们的模拟才能得到与观测一致的尘气比与金属丰度关系的平均斜率。f_des值对应于被单个超新星摧毁的尘埃的总分数在0.42和0.44之间的范围。最后,我们比较了几个模拟的预测(不同的恒星形成配方,气体分数,中心金属丰度和金属丰度梯度)的空间分辨M101星系,并得出结论,金属丰度是尘埃空间分布的主要驱动因素,而尘埃-气体比控制冷气体分布,因为它调节原子到分子的氢转化率。
2020-09-17 astro-ph.GA
The Role of Dust in the Early Universe I : Protogalaxy Evolution
我们开发了早期宇宙中的单区星系形成模型,考虑到超新星(SN)爆炸的尘埃形成和演化。由于尘埃表面的${\rm H}_{2}$形成在早期宇宙的恒星形成过程中起着关键作用,因此我们特别关注尘埃尺寸分布的时间演化。在模型中,我们假设恒星形成率(SFR)与${\rm H}_{2}$的总量成正比。我们一贯对待(i)的形成和尺寸的演变尘埃,(ii)的化学反应网络,包括${\rm H}_{2}$形成的尘埃表面和气相中,和(iii)SFR的模型。首先,我们发现,由于尘埃的破坏,由于反向和正向冲击驱动的SNe,H $_{2}$的形成比没有尘埃破坏的抑制。在$sim0.8 {\rm Gyr}$星系年龄下,对于维里质量为$M_{\rm vir}=10^{9} M_{\odot}$、形成红移为$z_{\rm vir}=10$的星系模型,两次冲击都有尘埃破坏时的分子分数比没有尘埃破坏时的小2.5个数量级。其次,我们发现H $_{2}$的形成率强烈依赖于SN祖细胞周围的ISM密度。在较高的ISM密度的SFR是较低的,因为灰尘破坏的反向冲击是更有效的ISM密度较高。我们的结论是,在早期宇宙中,与恒星形成活动有关的尘埃不仅数量而且大小分布都强烈地影响着星系的演化。
2011-04-06 astro-ph.GA
Infrared Emission and the Destruction of Dust in HII regions
研究了年轻大质量恒星周围电离氢区红外辐射的产生和观测到的波长为8、24和100 μ m的红外强度分布。HII区域的演变处理使用自洽的化学动力学模型,其中包括三个尘埃种群-大硅酸盐颗粒,小石墨颗粒,多环芳烃(PAHs)。红外光谱能量分布采用了一个考虑小颗粒和大分子随机加热的辐射转移模型。计算结果与Spitzer和Herschel对RCW 120星云的观测结果进行了比较。研究了与气体粒子碰撞和恒星辐射场对小颗粒随机加热的贡献。结果表明,具有均匀PAH含量的模型不能再现8微米处的环状IR强度分布。多环芳烃在电离区被破坏的模型提供了一种手段来解释这种强度分布。这个模型是在现实的特征破坏时间的多环芳烃的意见。
2013-07-24 astro-ph.GA
Shocked Interstellar clouds and dust grain destruction in the LMC Supernova Remnant N132D
利用积分场数据,我们提取了大麦云(LMC)超新星遗迹N132 D中20个激波云的光谱。使用自洽冲击模型,我们推导出这些云中的冲击速度、冲击前云密度和冲击冲压压力。我们发现,[Fe X]和[Fe XIV]的排放产生更快,部分辐射冲击移动通过低密度气体附近的云的外围。在这些冲击中,尘埃被有效地破坏了,而在较慢的云冲击中,尘埃的破坏是不完全的,直到达到冲击的复合区。这些稠密的星际云提供了LMC的一般星际介质的样本。我们的冲击分析使我们能够作出一个新的测定ISM的化学成分在N,O,Ne,S,Cl和Ar,并获得准确的估计耐火材料颗粒的分数被破坏。从推导出的云冲击参数,我们估计云的质量,并表明,以前存在的云作为典型的自引力Bonnor-Ebert领域,现在正在推动汇聚云冲击。
2018-06-12 astro-ph.GA
Dust destruction in bubbles driven by multiple supernovae explosions
Lebedev Physical Institute, Russian Academy of Sciences(列别捷夫物理研究所,俄罗斯科学院);Department of Physical Sciences, Indian Institute of Science Education and Research (IISER)(印度科学教育与研究学院物理科学系)
本研究通过三维模拟发现,多颗超新星爆炸驱动的气泡中尘埃破坏效率受星团质量影响,低质量星团中尘埃破坏由SN主导,高质量星团中尘埃几乎完全存活。
2026-09-10 astro-ph.GA
VLT Spectroscopic Analysis of HH 202. Implications on dust destruction and thermal inhomogeneities
我们提出了一个长缝光谱分析赫比格-哈罗202和周围的气体的猎户座星云使用的数据从甚大望远镜。鉴于猎户座星云的特点,它是研究H II区域演化机制的理想对象,特别是星际冲击造成的尘埃破坏,这是一个知之甚少的主题。长缝的使用使我们能够确定其物理条件和化学丰度的空间变化,观察猎户座星云的广泛领域,我们的结果是一致的,从以前的研究,虽然在一些测定的不确定性有所改善。特别注意的是铁(Fe)和氧(O)的丰度,这表明在冲击波的顶点处有一个峰值,使我们能够估计57%的尘埃在这个位置被摧毁;我们还计算了尘埃颗粒中的氧消耗量,相当于0.126 +/- 0.024 dex。最后,我们指出,由碰撞激发线和复合线确定的O丰度在激波中心是不可调和的,除非沿着视线以Peimbert(1967)提出的t^2参数的形式考虑热不均匀性。
2016-12-15 astro-ph.GA
Supernova induced processing of interstellar dust: impact of ISM gas density and gas turbulence
量化超新星对星际介质中尘埃的破坏效率对于理解星系尘埃演化至关重要。我们提出了三维流体动力学模拟的SN冲击波传播通过ISM。残骸的前向激波与周围ISM的相互作用导致ISM尘埃被激波加热的气体破坏。我们考虑了由于离子溅射、原子/分子吸积和颗粒-颗粒碰撞引起的尘埃加工。使用来自模拟时间序列的2D切片,我们使用Paperboats代码应用后处理计算。我们发现,粉尘破坏的效率强烈地依赖于由于颗粒颗粒碰撞的颗粒破碎率。当忽略颗粒之间的碰撞时,有效的粉尘破坏与以前的理论估计相似,但包括颗粒破碎在内,净破坏效率大约高出一个数量级。这一结果表明,ISM中的尘埃破坏率可能在以前的工作中被严重低估,这只会加剧在高红移星系中看到的尘埃预算危机。
2021-11-02 astro-ph.GA astro-ph.SR
Modeling Dust Production, Growth, and Destruction in Reionization-Era Galaxies with the CROC Simulations II: Predicting the Dust Content of High-Redshift Galaxies
本研究利用CROC模拟结合后处理方法建模再电离时代星系尘埃过程,发现现有模型参数无法同时匹配多波段观测约束,指出尘埃分布观测可有力检验恒星反馈模型。
2023-08-22 astro-ph.GA
Dust destruction by the reverse shock in the clumpy supernova remnant Cassiopeia A based on hydrodynamic simulations
对核心坍缩超新星喷出物的观测表明,尘埃颗粒在膨胀的喷出物中形成过密的气体团。这些团块随后经受反向激波的通过,并且由于激波后气体中的高温和高速,大量新形成的粉尘材料可能被破坏。为了确定尘埃的存活率,我们已经进行了一组流体动力学模拟,使用基于网格的代码AstroBEAR,以模拟与气体和尘埃的团块相互作用的冲击波。之后,尘埃运动和尘埃破坏率计算使用我们新开发的外部,后处理代码纸船,其中包括气体和等离子体阻力,颗粒充电,运动学和热溅射以及颗粒颗粒碰撞。我们已经确定了富含氧气的超新星遗迹仙后座A的尘埃存活率作为初始颗粒大小,尘埃材料和气体密度的函数。
2019-09-19 astro-ph.GA astro-ph.SR
Numerical Simulations of Supernova Dust Destruction. II. Metal-Enriched Ejecta Knots
在我们以前的工作之后,我们通过流体动力学模拟研究了超新星遗迹反向冲击中溅射对新形成的尘埃颗粒的破坏。使用一个理想化的设置的平面冲击致密的,球形的团块,我们植入人口的拉格朗日粒子的团块代表的尘埃颗粒的大小和成分的分布。我们改变反向冲击和喷出物团之间的相对速度,以探讨冲击加热和云压缩的影响。由于超新星喷出物将富含金属,我们认为气体金属丰度从Z/Zsun = 1至100和它们对云的冷却性能和嵌入的尘埃颗粒的热溅射率的影响。我们后处理的模拟输出计算各种物种和尺寸分布的晶粒溅射。在本文考虑的金属度制度,增加辐射冷却和增加晶粒侵蚀之间的平衡取决于反向冲击的冲击速度。对于慢冲击(速度小于或等于3000公里/秒),尘埃破坏的数量在金属丰度之间是相当的,或者在某些情况下随着金属丰度的增加而减少。对于更高的冲击速度(速度大于或等于5000 km/s),金属丰度从Z/Zsun = 10增加到100可以导致初始尘埃质量额外破坏24%。虽然总的粉尘破坏在不同的谷物种类和模拟参数之间有很大的差异,但我们最极端的情况下,一些谷物种类会被完全破坏,而最坚固的种类只有44%的粉尘质量存活。这些存活率对于理解早期超新星如何对高红移星系中观测到的尘埃质量做出贡献非常重要。
2012-01-19 astro-ph.CO astro-ph.GA
Numerical Simulations of Supernova Dust Destruction. I. Cloud-crushing and Post-processed Grain Sputtering
我们调查通过流体动力学模拟的破坏新形成的尘埃颗粒溅射在超新星遗迹的反向冲击。使用一个理想化的设置的平面冲击致密的,球形的团块,我们植入人口的拉格朗日粒子的团块代表的尘埃颗粒的大小和成分的分布。然后,我们对模拟输出进行后处理,以计算各种物种和尺寸分布的晶粒溅射。我们探索适合这个问题的参数空间,通过改变喷出物团块的过密度和反向冲击的速度。由于辐射冷却可以降低尘埃嵌入的介质的温度,并通过减缓或停止晶粒溅射来保护尘埃,因此我们研究了不同冷却方法在模拟时间尺度上的影响。在一般情况下,我们的研究结果表明,晶粒半径小于0.1微米溅射到更小的半径,往往完全摧毁,而较大的晶粒生存与反向冲击波的相互作用。我们还发现,对于高喷出物密度,存活的尘埃的百分比是强烈依赖于团块和反向冲击之间的相对速度,造成高达50%以上的破坏最高速度的冲击。不同谷物种类的粉尘破坏比例差异很大,从Al 2 O3颗粒的完全破坏到Fe颗粒的最小破坏(在最极端的情况下仅破坏20%)。C和SiO2晶粒也表现出中等到较强的溅射,质量损失分别为38%和80%。早期超新星形成的颗粒的存活率对于决定它们是否可以作为解释高红移尘埃所需的“尘埃工厂”至关重要。
2010-04-20 astro-ph.CO astro-ph.GA
Cosmological simulation with dust formation and destruction
为了研究宇宙学体积中尘埃的演化,我们进行了流体动力学模拟,其中金属和尘埃的富集与恒星形成和恒星反馈自洽地处理。我们认为尘埃演化驱动的恒星喷出物中的尘埃生产,尘埃破坏溅射,颗粒生长的吸积和凝聚,颗粒破碎,并分别对待小颗粒和大颗粒跟踪粒度分布。在确认我们的模型很好地再现了附近星系的尘埃与气体比和金属丰度之间的观测关系后,本文将重点关注宇宙学体积上的尘埃丰度。同向运动的尘埃质量密度在红移$z\sim 1$ -2处有一个峰值,与观测建议的宇宙中尘埃最多的时期相一致。{In在本机宇宙中,大约10%的尘埃包含在星系际介质(IGM)中,只有1/3- 1/4的尘埃在溅射的尘埃破坏中幸存下来。尘埃质量函数在$\lesssim 10^8$ M $_\odot$处大致再现,而质量端仍有偏差,这表明{在大质量星系中存在更强反馈的必要性}。这个关系表明吸积对尘埃星系是必不可少的。此外,我们的模型广泛地再现了观测到的环银河系介质(CGM)中的尘埃表面密度的径向分布。虽然我们的模型满足观测约束的尘埃灭绝{宇宙尺度},它预测,在CGM和IGM的尘埃是由大($> 0.03~μ$ m)颗粒,这是在紧张的陡峭的变红曲线{观察}在CGM。
2018-07-22 astro-ph.CO astro-ph.GA
Dust destruction by the supernova remnant forward shock in a turbulent interstellar medium
Ghent University(根特大学);University College London(伦敦大学学院)
研究通过模拟超新星残骸前向激波在湍流星际介质中的尘埃破坏过程,发现高密度介质中尘埃破坏率较高,碳质尘埃更耐破坏,表明大多数超新星残骸是尘埃吸收体。
2026-02-18 astro-ph.GA astro-ph.SR
On origin and destruction of relativistic dust and its implication for ultrahigh energy cosmic rays
尘埃颗粒可以通过辐射压力、扩散激波和其他加速机制被加速到相对论速度。这种相对论性颗粒被认为是高能宇宙射线(UHECR)的初级粒子。在本文中,我们首先重新审视的问题,加速辐射压力和计算最大晶粒速度实现。我们发现,晶粒可以加速到相对论速度与洛伦兹因子$γ< 2$由强大的辐射源,这是低于早期的估计表明$γ$可以达到$\sim 10$。然后,我们调查不同的破坏机制相对论颗粒穿越各种环境。在太阳辐射中,我们发现热升华和库仑爆炸的破坏是重要的。我们还量化了由于离子和颗粒-颗粒碰撞的电子溅射造成的颗粒破坏。电子溅射被认为是相当低效的,而蒸发以下的颗粒-颗粒碰撞被证明是一个重要的机制,其中的$a \sim 0.01- 1μ$ m晶粒将被破坏后,清扫气柱$N_{Coul}\sim 5\times 10^{19}-5\times 10^{20}cm^{-2}$。星际介质和星系际介质中的相对论尘埃在穿过气柱$N_{Coul} \sim 10^{17}cm^{-2}$后会由于碰撞充电而发生库仑爆炸,除非颗粒物质很强。我们表明,光电发射的光学和紫外背景辐射也是重要的相对论尘埃的IGM的破坏。所获得的结果表明,来自星系的相对论尘埃在到达地球大气层之前就会被破坏,不太可能解释UHECR。
2015-05-28 astro-ph.GA astro-ph.HE
The Dynamics, Destruction, and Survival of Supernova-Formed Dust Grains
观测表明,超新星可以有效地产生尘埃。这与超新星和渐近巨星分支星是宇宙中尘埃的主要生产者的假设是一致的。然而,有一个长期存在的问题是,在年轻超新星遗迹内部检测到的尘埃中有多少可以逃逸到星际介质中。我们提出了新的流体动力学计算的尘埃颗粒,形成在致密的喷出物团块内的一个Cas A-样的残余物的演变。我们跟随颗粒的动力学,因为它们在它们的团块被反向冲击击中后与气体分离。它们随后在穿越残骸时受到热溅射和动力溅射的破坏。足够大的颗粒(硅酸盐颗粒为$\sim 0.25\,μ$ m,碳质颗粒为$\sim 0.1\,μ$ m)逃逸到星际介质中,而较小的颗粒则被捕获和破坏。然而,到达星际介质的粒子仍然具有很高的速度,并且随着它们的减速而受到进一步的破坏。我们发现,对于初始粒度分布,包括大($\sim 0.25 - 0.5\,μ$ m)颗粒,10- 20\ %的硅酸盐颗粒可以生存,而30- 50\ %的碳质颗粒生存,即使当初始粒度分布截止在较小的($0.25\,μ$ m)尺寸。对于一颗19 M的$_{\odot}$恒星来说,如果形成的尘埃颗粒很大,那么与Cas A的祖先相似,高达0.1 M的$_{\odot}$尘埃可以存活下来。因此,我们表明,在适当的条件下,超新星可以是星际尘埃的重要来源。
2020-09-03 astro-ph.GA astro-ph.HE
From total destruction to complete survival: Dust processing at different evolutionary stages in the supernova remnant Cassiopeia A
本研究通过磁流体动力学模拟与团块建模,探究仙后座A超新星遗迹不同演化阶段反向激波对尘埃的破坏情况,发现尘埃存续率随激波撞击时间延后及颗粒尺寸增大而提升。
2024-02-01 astro-ph.GA astro-ph.SR
Thermal and nonthermal dust sputtering in hydrodynamical simulations of the multiphase interstellar medium
我们使用三维流体动力学模拟研究了超新星(SN)冲击中星际尘埃通过溅射的破坏。一个新的数值框架,我们遵循溅射和尘埃动力学直接碰撞,等离子体阻力和电子感应加速器加速。不包括颗粒之间的碰撞,并且假设粒度分布是固定的。每个SN销毁的粉尘量是量化的环境密度和拟合公式的范围很广。集成的晶粒尺寸分布,非热(惯性)溅射占主导地位的热溅射典型的环境密度。我们提出的第一个模拟,明确遵循尘埃溅射在湍流多相星际介质。我们发现,尘埃破坏的时间尺度$τ$是0.35 Gyr的硅酸盐尘埃和0.44 Gyr的碳尘埃在太阳附近的条件。SN环境对$τ$有重要影响。在预先存在的气泡中发生的SNe破坏较少的灰尘,因为破坏受到冲击气体中灰尘数量的限制。这使得$τ$比基于单个SN爆炸结果的估计长约2.5倍。我们研究了尘气质量比(DGR)的演变,发现当尺度小于10 pc时,空间不均匀性为$\sim$ 14\%。它局部正相关的气体密度,但负相关的气体温度,即使在外部的气泡,由于不完全的气体混合。这导致填充暖气体的体积中的DGR比稠密云中的DGR低$\sim$ 30\%。
2019-05-29 astro-ph.GA
The origin of dust in galaxies revisited: the mechanism determining dust content
宇宙尘埃的起源是行星科学中的一个基本问题。本文利用由恒星、星际介质、金属(比氦重的元素)和尘埃组成的星系的化学演化模型,重新探讨了星系,特别是银河系中尘埃的起源。我们开始从四个组件的时间演化方程的审查,然后,我们提出了简单的食谱恒星残余质量和产量的金属和尘埃的基础上恒星核合成和尘埃形成的模型。在用太阳邻域的观测数据对模型参数进行校正后,我们证实了如果理论工作所建议的尘埃破坏效率是正确的,那么恒星尘埃产生率相对于超新星尘埃破坏率是不足的。如果分子云中物质吸积导致的尘埃质量增长是活跃的,那么在太阳附近观测到的尘埃量就被重现了。我们提出了一个明确的分析解释的机制,用于确定星系中的尘埃含量后,激活的吸积增长:吸积增长和超新星破坏之间的平衡。因此,尘埃含量是独立的恒星尘埃产量的不确定性后的增长激活。活化的时间由取决于生长和破坏效率的临界金属质量分数决定。太阳系的形成似乎发生在激活之后很久,在原太阳星云中存在大量的尘埃。
2012-02-14 astro-ph.CO astro-ph.GA
On the (in)variance of the dust-to-metals ratio in galaxies
最近的研究表明,在不同的环境中,尘埃与金属的比例变化很小,尘埃消光与恒星密度之间存在相关性。人们会天真地将这些发现解释为宇宙尘埃主要由恒星产生的有力证据。但其他观测证据表明,尘埃与金属的比例随金属丰度而发生显着变化。正如我们在这篇论文中所证明的,一个简单的星尘场景也是有问题的,因为它需要摧毁星际介质中的尘埃(例如,由于超新星冲击的通过)必须是非常低效的。我们提出了一个模型,恒星尘埃生产确实是有效的,但星际尘埃的增长是同样重要的,作为一个补充机制,可以抵消尘埃破坏的影响。这个模型似乎解决了看似矛盾的观测结果,因为有效的(恒星)尘埃和金属产量的比率并不普遍,因此可能会从一个环境到另一个环境发生变化,这取决于金属丰度。
2014-03-03 astro-ph.GA
Interstellar dust production, destruction and effects of dust depletion in galaxies
INAF – Osservatorio di Astrofisica e Scienza dello Spazio di Bologna(意大利国家天体物理研究所博洛尼亚天文物理与空间科学观测站)
本文综述了尘埃颗粒如何影响星际化学丰度及调控星系尘埃预算的过程,探讨了尘埃在高红移系统中的作用,并指出未来需关注高红移尘埃预算和低金属licity系统的性质研究。
2026-07-30 astro-ph.GA astro-ph.SR
The influence of dust destruction on gas cooling
P.N. Lebedev Physical Institute of the Russian Academy of Sciences(俄罗斯科学院列别杰夫物理研究所);M.V. Lomonosov Moscow State University, Faculty of Space Research(莫斯科国立大学空间研究系)
研究早期宇宙尘埃丰度超模型预测的情况,通过考虑尘埃冷却等因素,针对不同初始温度和金属丰度研究气体等容冷却,揭示尘埃对气体冷却的影响及颗粒尺寸分布、气体不均匀性等因素的作用。
2026-07-29 astro-ph.GA astro-ph.SR
Destruction of axion miniclusters in the Galaxy
以前,已经确定,轴子暗物质(DM)聚集形成团块(轴子微团)与群众$M\sim10^{-12}M_\odot$。这些团块穿过地球是非常罕见的事件,每$10^5$年发生一次。它还表明,地球通过DM流,这是被银河系恒星的潮汐引力破坏的团块的残余物,是一个更可能发生的事件,几年一次。在本文中,我们进行了详细的计算,考虑到它们在轨道上的分布在星系晕的小星团的破坏。我们研究了两个DM晕模型,Navarro-Frenk-White和等温密度分布。除了银盘星,我们还考虑了晕星和核球星。我们发现,约2-5%的轴子微团簇被摧毁时,通过附近的恒星,并转化为轴子流,而集群的破坏效率取决于DM晕模型。超密度超过一个数量级的河流的预期检测率为20年1-2次。还考虑了利用引力波干涉仪的潮汐引力效应探测流的可能性。
2017-10-27 astro-ph.GA
The ALPINE-ALMA [CII] Survey: Unveiling the baryon evolution in the ISM of $z\sim5$ star-forming galaxies
本文利用化学演化模型分析ALPINE巡天中98个z~5恒星形成星系,发现头重初始质量函数模型可重现93%的星系气体与尘埃含量,显著优于Chabrier IMF的65%,并揭示II型超新星、尘埃增长及星系外流在早期宇宙重子演化中的关键作用。
2024-12-03 astro-ph.GA
Constraining dust formation in high-redshift young galaxies
核心坍缩超新星(SNe)被认为是宇宙中第一个重要的尘埃来源。这样的SNe预计将是主要的尘埃生产商在年轻的高红移莱曼$α$发射器(LAEs)鉴于他们的年轻的年龄,提供了一个很好的测试平台的SN尘埃形成模型在星系演化的早期阶段。我们专注于一个特定的,发光LAE的尘埃富集(Himiko,$z\simeq 6.6$),其中严格上限为$52.1~μ$ Jy($3σ$)最近已获得ALMA连续观测在1.2毫米。我们预测其亚毫米尘埃排放使用详细的模型,遵循SN尘埃富集和破坏和平衡尘埃温度,并根据所采用的尘埃光学特性,获得单个SN产生的尘埃质量的合理上限:$m_\mathrm{d,SN} < 0.15$ --0.45 M $_\odot$。这些上限小于SN 1987 A的尘埃质量和尘埃凝聚理论的预测,这意味着在SN 1987 A中产生的尘埃在被注入到星际介质之前可能会受到反向冲击破坏。最后,我们提供了一个配方派生$m_\mathrm{d,SN}$从亚毫米观测的年轻,金属穷人的对象,其中在SN喷出物冷凝是占主导地位的尘埃形成渠道。
2014-06-26 astro-ph.GA
Dust Destruction by the Reverse Shock in the Cassiopeia A Supernova Remnant
核心坍缩超新星(CCSNe)是星际尘埃的重要来源,其爆炸喷出物可能产生一个太阳质量的尘埃。然而,与其他尘埃源不同的是,这些尘埃必须在超新星爆炸波与周围介质相互作用产生的反向冲击波中幸存下来。CCSNe产生的尘埃净数量的知识对于理解本地和高红移宇宙中尘埃的起源和演化至关重要。我们的目的是确定尘埃的喷出物的破坏机制,并得出的净尘埃量,幸存下来的反向冲击的通道。我们使用分析模型的超新星爆炸波和反向冲击波的演变,特别适用于仙后座A的残余的clusifenejecta。我们假设,尘埃驻留在凉爽的富氧团块,均匀分布在残留物和周围的热X射线发射等离子体,和尘埃组成的硅酸盐(MgSiO3)和无定形碳颗粒。反向激波通过团块时引起气粒相对运动,也破坏团块。在喷出物云内部,尘埃通过动力学溅射进行处理,当颗粒逃离团块时,或者当团块被反向冲击摧毁时,动力学溅射终止。在任一种情况下,此后通过在热环境气体中的热溅射进行晶粒破坏。我们发现,分别有11.8%和15.9%的硅酸盐和碳尘在冲击波到达遗迹中心时幸存下来。这些分数取决于喷出物的形态和残余物膨胀的介质,以及喷出物中形成的颗粒的成分和大小分布。因此,对于不同类型的超新星,结果会有所不同。
2016-05-03 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
Destruction of massive fragments in protostellar disks and crystalline silicate production
我们提出了一种机制,与年轻的原恒星盘的大规模碎片的形成和随后的破坏结晶硅酸盐生产。碎片形成于恒星形成的嵌入阶段,通过径向距离\ga 50-100 AU处的盘碎裂,当气体温度超过约800 K的结晶阈值时,在其内部退火小的非晶晶粒。我们证明,在早期嵌入阶段形成的碎片可以被摧毁之前,他们要么形成固体核心或蒸发尘埃颗粒,从而释放到不同的径向距离从子AU到百AU尺度的加工结晶尘埃。碎片的两种可能的破坏机制是碎片径向向内移动并接近中央恒星时的潮汐破裂和光蒸发,以及螺旋臂施加的潮汐扭矩的分散。因此,大部分的水晶尘埃集中在盘的内部区域和旋臂,这是碎片破坏的可能地点。
2011-01-20 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Interstellar Dust Close to the Sun
太阳附近和日光层内部的低密度星际介质(ISM)为研究星际尘埃颗粒提供了一个独特的实验室。在附近的ISM的颗粒特性获得的星际气体和尘埃的日光层内的观测和星际气体对附近的恒星。气体成分和太阳丰度之间的比较表明,颗粒主要由橄榄石和可能的某种形式的氧化铁。星际边界探测器对星际Ne/O比率的测量表明,ISM中的星际氧的很大一部分必须被耗尽到尘埃颗粒上。本地星际丰度是一致的颗粒破坏~150公里/秒的星际冲击,提供的碳质成分是氢化的无定形碳和碳丰度是正确的。气体中耐火材料相对丰度的变化表明附近ISM中晶粒破坏历史的变化。观察到的大于1微米的大颗粒可能表明附近存在较致密的ISM储层。星际尘埃颗粒和太阳风之间相互作用的理论三维模型预测,大约0.18微米尘埃颗粒的羽状物在日光层周围形成。
2012-05-17 astro-ph.GA
Dynamical Influence of a Central Massive Object on Double-Barred Galaxies: Self-Destruction Mechanism of Secondary Bars
本研究通过N体模拟和轨道分析,发现中心大质量天体(CMO)质量增长至星系恒星质量的约10^-3时,会引发新的轨道共振使次级棒轨道混沌化,导致次级棒自我毁灭,并揭示了CMO与次级棒的共同演化机制。
2023-08-29 astro-ph.GA
Dust enrichment in the circum-galactic medium
本研究开发了星系周介质尘埃增丰模型,发现尘埃破坏与外流供应主导其丰度,且模型结果与SDSS观测一致。
2024-02-03 astro-ph.GA
Modelling Galaxy Merger Timescales and Tidal Destruction
我们提出了一个模型的动力学演变的subhaloes的方法相结合的数值和分析方法的基础上。我们的方法是基于跟踪subhaloes在N体模拟到最后一点,它可以解决,并应用其合并的时间尺度,考虑到动力摩擦和潮汐中断的分析处方。当应用于宇宙学N体模拟的质量分辨率相差两个数量级,该技术产生的晕占领分布,同意在3%以内。
2016-09-29 astro-ph.CO astro-ph.GA
Dust processing in elliptical galaxies
我们重新考虑椭圆星系中尘埃的起源和过程。我们从理论上制定的粒度分布的演变,考虑到尘埃供应的渐近巨星分支(AGB)的恒星和尘埃的破坏溅射在热星际介质(ISM),其温度演化处理包括两个冷却路径:气体排放和尘埃排放(即气体冷却和尘埃冷却)。与我们的新的全面治疗的粒度分布,我们确认,尘埃破坏溅射是太有效的解释所观察到的尘埃丰度,即使AGB星继续提供尘埃颗粒,而且,除了在热气体中的初始尘埃气体比高达$\sim 0.01$的情况下,尘埃冷却是可以忽略不计的气体冷却相比。然而,我们表明,与以前的预期相反,冷却并不能帮助保护灰尘,相反,溅射效率提高了气体压缩作为冷却的结果。我们还考虑了气体冷却后的晶粒生长。如果尘埃在冷介质中通过气相金属的吸积而增长的过程持续大于10/(n_H/10^3 cm^{-3})Myr,则尘埃与气体的比率将增加到$\sim 10^{-3}$,其中$n_\mathrm{H}$是氢核的数密度。我们发现,气相金属的吸积是一个可行的机制,增加椭圆星系中的尘埃丰度与观测一致的水平,并观察到的消光曲线的陡峭度更好地解释与颗粒生长的吸积。
2015-09-14 astro-ph.GA
Restructuring and destruction of hydrocarbon dust in the interstellar medium
本文提出了一个模型,描述了在电离氢区(HII区)和超新星遗迹的天体物理条件下,影响任意大小的碳氢颗粒演化的关键过程。考虑的过程包括芳构化和光破坏,溅射的电子和离子,和粉碎由于颗粒之间的碰撞。该模型可以用来模拟的颗粒尺寸分布和芳构化程度的HII区和超新星遗迹的演化过程中,对于一个指定的辐射场,气体和尘埃的相对速度等各种过程的贡献烃尘埃颗粒的演化为我们的银河系的星际介质的典型参数。一般的星际介质中,小颗粒(小于50个碳原子)应该是完全芳香化的。如果较大的颗粒最初具有脂肪族结构,则其在很大程度上被保留。由于颗粒的相互碰撞,颗粒尺寸分布的变化明显取决于所采用的初始尺寸分布。对于MRN初始分布,获得了晶粒尺寸的显著再分布,这增加了较小晶粒的质量分数。Jones等人(2013)的工作中的初始分布的特征是,小颗粒的初始分数较高,所有尺寸的颗粒数量普遍减少。
2016-12-01 astro-ph.GA astro-ph.SR
Properties of shocked dust grains in supernova remnants
由超新星驱动的冲击波既破坏尘埃,又重新加工幸存的颗粒,极大地影响了星际介质(ISM)的尘埃性质。虽然这些过程已被广泛的理论研究,观测的限制是有限的。我们使用物理动机的尘埃排放模型,以适应七个银河系超新星遗迹的红外(IR)光谱能量分布,使我们能够确定弥漫和致密的气相之间的尘埃质量的分布,以及大颗粒和小颗粒之间。我们发现,致密($\sim 10^3 \,{\rm cm}^{-3}$),相对较冷($\sim 10^3 \, {\rm K}$)的气相包含$>90\%$的尘埃质量,使位于X射线发射等离子体($\sim 1 \,{\rm cm}^{-3}$ / $10^6 \, {\rm K}$)的温暖的尘埃的一个可忽略的部分,尽管占主导地位的中红外发射。冷组分中小($\lesssim 10 \, {\rm nm}$)与大($\gtrsim 0.1 \, {\rm μm}$)晶粒的比例与ISM中的比例一致,甚至可能更高,而热相几乎完全没有小晶粒。这表明,将大颗粒加工成较小颗粒的颗粒破碎在低密度气体中是无效的,与模型预测相反。ISM中尘埃破坏的单相模型没有考虑到包含大部分尘埃质量的冷扫物质的存在,可能会大大高估超新星对尘埃破坏的速率。
2022-08-23 astro-ph.GA
Dust evolution processes constrained by extinction curves in nearby galaxies
消光曲线,特别是银河系(MW)、大麦云云(LMC)和小麦哲伦云(SMC)中的消光曲线,为我们提供了了解附近宇宙中尘埃性质的线索。我们研究这些消光曲线是否可以解释为众所周知的尘埃演化过程。我们处理恒星喷出物中的尘埃产生,超新星冲击中的破坏,尘埃的吸积和凝聚的增长,和粉碎的尘埃破裂。为了使调查的大参数空间可能的,我们简化了处理的晶粒尺寸分布的演变,通过采用“两个尺寸近似”,其中我们分为小($\lesssim 0.03~μ$ m)和大($\gtrsim 0.03~μ$ m)的晶粒人口。据证实,MW消光曲线可以重现在合理的范围内的时间尺度的上述过程与硅酸盐-石墨混合物。这表明MW消光曲线是尘埃通过上述过程演化的自然结果。我们还发现,相同的模型不能再现SMC/LMC消光曲线。尽管如此,这种失败可以通过对小型碳质尘埃赋予更高的超新星破坏率并考虑碳质尘埃的无定形碳来弥补;这些修改实际上与之前的研究一致。因此,我们的结论是,目前的尘埃演化方案组成的上述过程是成功的,在解释消光曲线。所有的消光曲线都有利于尘埃的有效星际处理,特别是通过吸积和凝聚的强烈颗粒生长。
2016-08-22 astro-ph.GA
Tidal destruction in a low mass galaxy environment: the discovery of tidal tails around DDO 44
我们发现了一个$>1^\circ$($\sim50$ kpc)长的恒星潮汐流,它来自于矮星系DDO 44,它可能是本体积星系NGC 2403的卫星,在其伴星的投影中位于$\sim70$ kpc。NGC 2403是一个大约大麦云星系,距离我们3 Mpc,位于M 81星系群的外围。我们正在绘制NGC 2403周围的大片区域,作为我们MADCASH(麦哲伦类似物的矮伴和恒星晕)调查的一部分,达到($g, i$)=(26.5,26.2)的点源深度(90%完整性)。旧的、贫金属的RGB恒星的密度图显示了DDO 44两侧延伸的潮汐流,这些潮汐流指向NGC 2403。我们估算了DDO 44系统的总光度(矮星和星流的组合)为$M_{i, \rm{tot}} = -13.4$和$M_{g, \rm{tot}} = -12.6$,其中星流的光度为$\sim25-30\%$。类似物的$\sim$ LMC质量主机与大规模的潮汐干扰卫星是罕见的,在插图模拟,特别是在大的分离,如DDO 44。模型中存在的少数类似物表明,即使是低质量的宿主也可以有效地抑制它们的大质量卫星。
2019-10-09 astro-ph.GA
Observed cosmic evolution of galaxy dust properties with metallicity and tensions with models
星际介质中的尘埃丰度在星系物理、物质的化学演化以及恒星光的吸收和再发射中起着重要的作用。在过去的几年里,观测和理论研究激增,将星系的尘埃丰度限制在$z\sim5$以内。在这项工作中,我们收集了最新的观测测量(重点是吸收研究,涵盖金属丰度范围$6.8 < 12 + \log{(O/H)}<9$)和理论预测(从六个不同的星系形成模型)的尘埃气体(DTG)和尘埃金属(DTM)比的星系。DTG和DTM与气相金属丰度之间的观测趋势可以用线性关系来描述,并且没有显示出从$0<z<5$的演化。重要的是,DTG金属丰度关系的拟合为从毫米尘埃连续观测推断的基于尘埃的气体质量估计提供了一个精确的工具。在观测到的关系中缺乏演化表明,尘埃的形成和破坏之间迅速达到了平衡(当宇宙年龄为1.2 Gyr时),并且在宇宙时间内,恒星形成的时间尺度是恒定的。没有一个模型能够重现在金属丰度和红移探测的整个范围内观察到的趋势。模型和模拟之间的比较,进一步排除了一些目前的实现星系形成模型中的尘埃的生长和破坏,并对恒星形成的预测时间尺度进行了严格的限制。
2022-03-17 astro-ph.GA
Constraint on dust evolution processes in normal galaxies at $z>6$ detected by ALMA
最近ALMA对高红移正常星系的观测提供了一个很好的机会来澄清宇宙中尘埃的一般起源,即使在$z>6$也不会偏向非常明亮的特殊物体。为了澄清什么约束,我们可以得到正常星系的尘埃富集ALMA检测,我们使用的理论模型,包括驱动星系中的尘埃演化的主要过程,即,尘埃凝结在恒星喷出物,尘埃增长的气相金属的吸积,和超新星的破坏。利用ALMA在$z>6$观测到的两个正常星系的尘埃辐射通量作为约束条件,可以得到上述过程的时标(或效率)范围。我们发现,如果我们假设在恒星喷出物($f_{\mathrm{in}} \ga 0.5$)非常高的凝聚效率,快速的尘埃浓缩的恒星源在早期阶段可能足以解释所观察到的ALMA流量,除非在这些星系的超新星尘埃破坏是强于附近的星系。如果我们假设理论计算($f_{\mathrm{in}} \la 0.1$)预期的凝聚效率,则需要强烈的尘埃生长(如果它们是贫金属星系,则甚至比假设的附近星系更强)。这些结果表明,ALMA在$z>6$探测到的正常星系偏向于(i)在恒星喷出物中具有高尘埃凝结效率的物体,(ii)在非常致密的分子云中具有强尘埃生长的物体,或(iii)由于快速金属富集到太阳金属丰度而具有有效尘埃生长的物体。金属丰度的测量对于区分这些可能性至关重要。
2016-11-21 astro-ph.GA
Cosmic evolution of dust in galaxies: Methods and preliminary results
我们研究了尘埃性质的红移(z)演化,它依赖于星系形成的初始条件,和在不同z的尘埃,气体和恒星的内容之间的物理相关性基于我们原来的化学动力学模拟的星系形成与尘埃的生长和破坏。在这一初步研究中,我们首先确定了尘埃演化最重要的两个参数的合理范围,即,尘埃的生长和破坏的时间尺度,通过比较观测到的和模拟的尘埃性质和分子氢H2含量的星系。然后,我们研究了尘气比(D)和H2气体分数(f_H2)以及气相化学丰度(例如,A_O=12+log(O/H))。主要结果如下。在星系盘的早期耗散形成过程中(z ~ 2-3),D和f_H2都能迅速增加,其z演化依赖于初始质量密度、自旋参数和星系质量。观测到的A_O-D关系可以定性地重现,但在给定A_O下模拟的D色散较小。总尘埃质量较大的模拟星系显示出较大的H_2和恒星质量以及较高的f_H_2。盘状星系显示出负的径向梯度D和梯度是陡峭的更大质量的星系。尘埃与金属的比值和气相[S/Fe]在同一星系内以及不同星系之间在不同z处都可能存在显著差异,这意味着在研究星系的H2含量和光谱能量分布时不应使用固定的尘埃与金属的比值。
2014-12-03 astro-ph.GA
The destruction and survival of dust in the shell around SN 2008S
SN 2008 S于2008年初在大设计螺旋星系NGC 6946中爆发。普列托等人在斯皮策太空望远镜拍摄的爆炸前四年的图像中发现了这一前身,但在深层光学图像中没有发现,他们从中推断出一个质量约为10 Msun的自遮蔽物体。我们在SN 2008 S被发现5天后获得了斯皮策的观测结果,以及在其爆发6个月后获得了双子座和斯皮策的光学和红外观测结果。我们建立了该天体在爆发前后的辐射转移尘埃模型,对所有时期都使用了相同的预先存在的无定形碳颗粒的r^-2密度分布,并考虑了爆发后早期的光旅行时间效应。我们排除了硅酸盐颗粒作为SN 2008 S周围尘埃的重要成分。尘埃壳的内半径从爆发前的85天文单位向外移动到爆发后的1250天文单位,这是由于SN 2008 S的闪光使颗粒蒸发。虽然这导致星周消光从爆发前的Av = 15下降到爆发后的0.8,但我们估计只有不到2%的星周尘埃质量被破坏。据估计,这颗祖星的总质量损失率为(0.5-1.0)x10^-4 Msun yr^-1。得出的尘埃质量损失率为5 × 10 ^-7 Msun/年,这意味着在自遮蔽阶段的建议持续时间内,向ISM注入的尘埃总量高达0.01 Msun。我们认为像SN 2008 S的对象的星系的尘埃富集的潜在贡献。
2009-11-24 astro-ph.GA astro-ph.SR
The Serpent Eating Its Own Tail: Dust Destruction in the Apep Colliding-Wind Nebula
本文通过VLT/VISIR和JWST/MIRI多历元观测及新几何模型,首次在碰撞风双星Apep中观测到O型伴星在尘埃星云中刻蚀空腔,确认其为分层三合星,并约束内双星轨道周期超过190年。
2025-07-19 astro-ph.GA astro-ph.SR
A Bayesian chemical evolution model of the DustPedia Galaxy M74
本文提出了 DustPedia 星系 M74 的多区化学演化模型,利用 MCMC 和贝叶斯分析约束气体吸积与恒星形成参数,支持其由内向外的形成机制,并揭示了尘埃增长与破坏参数在塑造星际尘埃含量中的简并性。
2023-05-09 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.IM
Modelling Dust Evolution in Galaxies with a Multiphase, Inhomogeneous ISM
我们开发了一个多相,非均匀ISM中的尘埃演化模型,包括尘埃的生长和破坏过程。颗粒演化的物理条件取自类银河系旋涡星系中巨分子云的流体动力学模拟。我们改进了ISM中的尘埃增长的处理方法,以研究温度依赖的粘附系数和离子-颗粒相互作用的作用。本文根据在本星系中测量的气相Si丰度[Si/H]_{gas}的详细观测数据,导出了平均[Si/H]_{gas}与本星系气体密度n(H)之间的关系,并以此作为模型的临界约束。该关系式要求粘附系数随气体温度而减小。由尘埃空间分布建立的综合关系式再现了冷云中观测关系式的-0.5斜率。这个斜率比暖介质的斜率更陡,这可以用尘埃的增长来解释。我们发现,它发生在所有采用的最小晶粒尺寸a_{min}的值从1到5 nm。对于经典的截止值a_{min} =5 nm,离子-颗粒相互作用导致了比观测值更长的生长时间尺度和更高的[Si/H]_{gas}。对于小于3 nm的a_{min},离子-颗粒相互作用提高了生长速率,使[Si/H]_{gas}-n(H)关系的斜率变陡,与观测结果有较好的吻合。ISM中尘埃再形成的速率远远超过了简单演化模型所预期的恒星源产生尘埃的速率。在物质进出尘埃的循环达到稳定状态后,尘埃的增长平衡了在类似的3.5亿年时间尺度上运行的破坏。
2016-08-16 astro-ph.GA