Evolution of Interstellar Medium, Star Formation, and Accretion at High Redshift
利用ALMA观测的长波长尘埃连续谱估计了宇宙场中z = 0.3~4.5的708个星系的星际介质质量。星系样本具有已知的远红外光度，因此，恒星形成率（SFR）和恒星质量（M $_{\rm *}$）从光学-红外光谱拟合。的星系样品SFR从主序列（MS）到50倍以上的MS。导出的ISM质量被用来确定气体质量的红移，M $_{\rm *}$，和特定的SFR（sSFR）相对于MS的依赖性。ISM质量增加约0.63功率的SFR的增加率与红移和0.32功率的sSFR/sSFR $_MS$。SF效率也随着SFR红移的0.36次幂和MS上方海拔的0.7次幂而增加;因此早期活动的增加是由ISM质量和SF效率的增加驱动的。使用导出的ISM质量函数，我们估计的吸积率的气体需要保持连续性的MS演变（$>100$ \msun年$^{-1}$在z $>$ 2.5）。简单的幂律依赖性同样来自气体吸积率。我们认为，星系的整体演化是由气体吸积率。总ISM质量的宇宙演化的估计和链接到SF和活动星系核活动的早期时期的演变。
2017-04-13 astro-ph.GA
The Impact of Star Formation and Feedback Recipes on the Stellar Mass and Interstellar Medium of High-Redshift Galaxies
University of Chicago（芝加哥大学）；Kavli Institute for Cosmological Physics, University of Chicago（芝加哥大学卡弗里宇宙物理研究所）；University of Oxford（牛津大学）；Lund University（隆德大学）；Yonsei University（延世大学）
研究探讨了高红移星系中恒星形成与反馈机制对恒星质量和星际介质的影响，发现反馈能量预算是关键调控因素，且子网格模型变化对可观察性质有显著影响。
2026-01-30 astro-ph.GA
High Radiation Pressure on Interstellar Dust Computed by Light-Scattering Simulation on Fluffy Agglomerates of Magnesium-silicate Grains with Metallic-iron Inclusions
最近的空间任务提供了关于星际颗粒的物理和化学性质的信息，例如作用在颗粒上的辐射压力与重力的比率$β$，以及颗粒的成分、结构和尺寸分布。对星尘号捕获并返回地球的星际颗粒轨道的数值模拟限制了星际起源的星尘号样品的$β$比。然而，最近对模型尘埃颗粒辐射压截面的精确计算在星际颗粒的$β$比方面给出了相互矛盾的说法。在毫微微千克范围内，所谓的“天文硅酸盐”模型尘埃颗粒的$β$比低于1，与星尘星际颗粒的$β\sim 1$相冲突。在这里，我解决这个难题，重新评估的$β$比例的星际颗粒的假设，即颗粒是聚集的颗粒，通过凝聚生长和组成的无定形MgSiO $_{3}$的夹杂物的金属铁。我的模型与围绕太阳的本地星际云中主要岩石形成元素的消耗和相关性以及星尘和卡西尼号任务中星际颗粒的矿物学鉴定完全一致。我发现，我的模型尘埃粒子满足的$β$比的约束条件，不仅来自星尘任务，而且还来自土星和卡西尼任务。我的研究结果表明，铁没有被纳入硅酸盐，而是以金属的形式存在，这与迄今为止大多数星际尘埃模型相反。
2017-04-14 astro-ph.EP astro-ph.GA
Diffuse interstellar bands in Upper Scorpius: Probing variations in the DIB spectrum due to changing environmental conditions
我们研究了局部环境条件对Sco OB 2星协上天蝎座亚群内弥漫星际带（DIB）载流子的影响。我们用FEROS获得了光谱，并测量了五个DIB（在5780，5797，6196，6379和6613埃）以及双原子分子（CH，CH+，CN）和原子（KI，CaI）对89个目标在上天蝎座方向的吸收线的等效宽度。我们建立了一个简单的辐射转移和化学网络模型的扩散星际介质（ISM）片在UppSco前面的有效辐射场推断。在探测UppScoISM的55条视线范围内，得到了星际辐射场强度I_UV和分子氢分数f_H2。讨论了DIB强度、CH和CH+线强度、E（B-V）、I_UV和f_H_2之间的关系。5780和5797个DIB之间的比率揭示了在云密度和暴露于星际辐射场方面对当地环境的（空间）依赖性，反映了这些DIB载体的分子性质。
2011-08-09 astro-ph.GA
SILCC -- VIII: The impact of far-ultraviolet radiation on star formation and the interstellar medium
本文在 SILCC 框架中自洽模拟变化 FUV 辐射，发现其对恒星形成率影响有限，但会提高光电加热效率、增加冷中性介质体积占比并促进冷弥散分子气体形成。
2025-05-10 astro-ph.GA
The Effect of Star Formation on the Redshift Evolution of Interstellar Metals, Atomic and Molecular Gas in Galaxies
我们使用Fu et al.（2010）的半解析星系形成模型来研究星系的原子和分子气体成分如何演化到更高的红移，在该模型中我们跟踪了圆盘中气体的表面密度分布。我们采用两种不同的处方的基础上，无论是气体表面密度和金属丰度，或星际压力，计算分子分数作为半径的函数在每个磁盘。我们表明，所采用的恒星形成定律决定了如何气体，恒星和金属之间的{ \em平衡}随时间的变化，在恒星形成的星系人口，但不影响恒星的总质量形成星系的红移低于$z\sim 2.5$。质量-金属丰度关系的红移演化对高红移星系中冷气体转化为恒星的时间尺度有很强的约束，并且有利于在1-2 Gyr左右保持恒定值的模型。未来观测星系中平均分子-原子气体比随恒星质量和红移的变化，将限制原子-分子跃迁的模型。
2012-05-22 astro-ph.CO astro-ph.GA
The effects of local stellar radiation and dust depletion on non-equilibrium interstellar chemistry
星际化学对星系形成很重要，因为它决定了气体冷却的速度，并使我们能够预测离子和分子的可观测光谱线。我们探讨了星际介质（ISM）的化学建模的两个核心方面：（1）本地恒星辐射的影响，电离和加热气体，和（2）金属耗尽到尘埃颗粒，这减少了丰富的金属在气相中。我们运行高分辨率（400 M $_\odot$每个重子粒子）模拟孤立的盘星系，从矮星到银河系质量，使用FIRE星系形成模型与CHIMES非平衡化学和冷却模块。在我们的基准模型中，我们耦合的化学物质的恒星通量计算从恒星粒子使用近似的辐射转移计划，我们实现了一个经验的密度依赖处方的金属耗尽。为了比较，我们还运行模拟与空间均匀的辐射场，没有金属耗尽。我们的基准模型广泛地再现了观测到的HI和H2质量随恒星质量的变化趋势，以及[CII] 158 $μ$ m、[OI] 63 $μ$ m、[OIII] 88 $μ$ m、[NII] 122 $μ$ m和H $α$ 6563 A的线光度随恒星形成率的变化趋势。我们的模拟与均匀的辐射场预测微弱的光度，由高达一个数量级的[OIII] 88 $μ$ m和H $α$ 6563 A，而忽略金属耗尽增加了碳和氧线的亮度的一个因素$\approx$ 2。然而，星系的整体演化并没有强烈地受到局部恒星通量或金属耗尽的影响，除了在矮星系中，包含局部通量导致较弱的流出，因此更高的气体分数。
2022-08-30 astro-ph.GA
Revisiting the Local Interstellar Radiation Field using Gaia DR3
本文利用盖亚DR3测光数据及先锋探测器观测结果重新构建局域星际辐射场（LISRF），发现新模型更红且能量高30%，漫射星光贡献达25%，为重新定义小颗粒及中红外发射带载体性质提供依据。
2024-09-24 astro-ph.GA
Physical conditions in diffuse interstellar medium of local and high redshift galaxies: measurements based on excitation of H$_2$ rotational and CI fine-structure levels
本文给出了本星系和高红移星系的含HPDMATHABMM的冷星际介质的物理条件（数密度、紫外光场强度、动力学温度）的分析结果。我们的测量的基础上，配合所观察到的人口H $_2$旋转水平和CI精细结构水平的帮助下，用PDR Meudon代码计算的数值模型的网格。低H $_2$旋转能级和CI精细结构能级的联合分析可以打破$I_{UV}-n_{\rm{H}}$平面中的简并性，并提供对UV场的数密度和强度的显着更严格的约束。利用VLT/UVES、KECK/HIRES、HST/STIS和FUSE望远镜的存档数据，我们在银河系和麦哲伦云星系中选择了12个类星体光谱中的高红移阻尼Ly $α$系统（DLAs）和14个H $_2$吸收系统。这些系统具有强H $_2$组分，具有柱密度$\log N({\rm{H_2}})/{\rm{cm}}^{-2}>18$和相关的CI选择。发现高红移DLAs和本星系中含H $_2$的介质具有相似的动力学温度$T_{\rm{kin}}\sim100$ K和数密度$10-500$ cm $^{-3}$ .然而，在DLAs中入射的紫外辐射强度变化范围很大（Mathis场的$0.1-100$单位），而在Milky-Way、LMC和SMC星系中H $_2$系统的入射紫外辐射强度变化范围为Mathis场的$\sim0.1-3$单位。DLA中测得的UV通量的大分散可能是DLA样品探…
2020-08-04 astro-ph.GA
Influence of radiative pumping on the HD rotational level populations in diffuse molecular clouds of the interstellar medium
本文从理论上计算了冷扩散星际介质中紫外辐射泵浦对HD分子基态转动能级激发的影响。在我们的分析中考虑了两种主要的激发机制：（i）与原子和分子的碰撞和（ii）星际紫外辐射场的辐射泵浦。计算了与Drane星际紫外辐射场模型相对应的辐射抽运率系数$Γ_{\rm ij}$，并考虑了HD分子的自屏蔽。我们发现，当热气体压强$p_{\rm th}\le10^4\left(\frac{I_{\rm{UV}}}{1}\right)\,\mbox{K\,cm}^{-3}$和HD的柱密度小于$\log N({\rm{HD}})<15$时，HD的第一转动能级（$J = 1$）的布居主要由辐射泵浦决定，而不是由碰撞决定.在此约束下，人口的旋转水平的HD原来是一个更敏感的指标，以及紫外线辐射强度比精细结构水平的原子碳。我们认为，考虑到辐射泵浦的HD旋转水平可能是重要的原始气体在高红移的冷却问题：紫外线辐射从第一个恒星可以增加HD冷却的原始气体在早期宇宙的速度。
2021-01-22 astro-ph.GA
Interstellar Silicate Dust in the z=0.89 Absorber Towards PKS 1830-211: Crystalline Silicates at High Redshift?
我们目前的证据表明，在引力透镜类星体PKS 1830-211的光谱中，10微米的硅酸盐尘埃吸收特征的>10-sigma检测，由红移为0.886的前景吸收系统产生。我们已经研究了100多个光学深度模板，来自银河系和河外源的观测和实验室测量，以限制硅酸盐尘埃的化学结构。我们发现，最适合所观察到的吸收曲线是由实验室结晶橄榄石产生的，具有相应的峰光学深度tau_10=0.27+/-0.05。通过包括二氧化硅、顽火辉石或蛇纹石等其他材料的少量贡献，拟合略有改善，这表明粉尘成分可能由结晶硅酸盐的混合物组成。结合无定形和结晶硅酸盐的模板，我们发现结晶硅酸盐的分数需要至少95%。鉴于具有如此高的硅酸盐结晶度的河外源的稀有性，我们还探索了所观察到的光谱特征是由无定形硅酸盐与其他分子或原子跃迁结合产生的，或者是由前景源污染产生的可能性。虽然我们不能排除后一种可能性，但它们导致比结晶橄榄石模板差得多的轮廓拟合。如果在这个遥远的星系中存在结晶的星际硅酸盐是真实的，那将是非常不寻常的，因为银河系星际物质基本上只包含无定形硅酸盐。PKS 1830-211的z=0.886吸收体可能以其高分子含量而闻名，具有独特的恒星形成环境，使结晶硅酸盐能够形成并占主导地位。
2012-01-24 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
Variable interstellar radiation fields in simulated dwarf galaxies: supernovae versus photoelectric heating
我们提出了高分辨率的流体动力学模拟孤立的矮星系，包括自引力，非平衡冷却和化学，星际辐射场（IRSF）和屏蔽，恒星形成和恒星反馈。这包括空间和时间变化的光电（PE）加热，光电离，解决超新星（SN）爆炸波和金属富集。一种新的灵活的方法来采样恒星的初始质量函数，使我们能够遵循的贡献，ISRF，金属输出和SN延迟时间的个别大质量恒星。我们发现SNe在调节全球恒星形成速率、塑造多相星际介质（ISM）和驱动星系外流等方面起着主导作用。流出率（与质量加载因子的几个）和热气体馏分的ISM增加与SNe在低密度的环境中，辐射能量损失低爆炸的数量。虽然PE加热单独可以抑制恒星形成比SNe单独可以做的稍微多（几个因素），但它无法驱动外流并再现当SNe被包括时自然出现的多相ISM。这些结果与Forbes等人最近的结果相冲突，他们得出结论，PE加热是抑制矮星恒星形成的主要过程，比SNe高出一个数量级。这种差异的潜在起源进行了讨论。在没有SNe和光致电离（驱散密集云的机制）的情况下，由于密集气体与辐射源的（不切实际的）接近，PE加热的影响被高度高估。这导致了大量的紫外线照射的尘埃和远红外线的连续比太低的观测相比，红外连续发射的提升。虽然ISRF在调节恒星形成方面处于次要地位，但它通过光解控制分子氢的丰度。
2017-01-30 astro-ph.GA
The far-UV Interstellar Radiation Field in Galactic Disks: Numerical and Analytic Models
星系中远紫外线（FUV; 6-13.6 eV）星际辐射场（ISRF）的强度决定了中性星际气体的热演化和化学演化，是解释河外观测和恒星形成理论的关键。我们运行了一系列的星系盘模型，并推导出FUV ISRF强度作为一个函数的尘埃气体比，恒星形成率密度，气体密度，尺度半径，和观察者的位置。我们开发了一个分析公式的中位数FUV ISRF流量。我们确定了两个无量纲参数的问题：（1）无量纲的银河半径，$X$，它测量的径向范围的FUV源（OB恒星协会）在磁盘上;（2）不透明度的源间距离，$τ_{\star}$，这措施的重要性尘埃吸收。这些参数封装了对所有物理参数的依赖性。我们发现，存在一个临界$τ_{\star}$，或相当于一个临界尘埃与气体的比例，$Z_{d,{\rm crit}}' \approx 0.01-0.1$银河值，在ISRF改变行为。对于$Z'_d>Z_{d,{\rm crit}}'$，ISRF受到灰尘吸收的限制。随着$Z'_d$的降低，ISRF强度随着更多的源贡献于通量而增加。对于$Z'_d < Z_{d,{\rm crit}}'$，随着磁盘变得光学薄，ISRF饱和。我们发现，在低金属丰度系统，如矮星系和高红移星系的ISRF每恒星形成率密度，是高达3-6倍的牛奶路相比，他们的同行。我们讨论的潜在机制，调节低金属量星系的恒星形成的影响。
2020-09-21 astro-ph.GA
The uncertain interstellar medium of high-redshift quiescent galaxies: Impact of methodology
在高红移静止星系（QG）中包含多少气体和尘埃是目前一个开放的问题，相对较少且相互矛盾的答案，以及对我们理解宇宙中午恒星形成淬灭过程的性质的重要影响。在这里，我们重新审视远红外（FIR）观测的六个z = 1.6 - 3.2 QG强烈的中等红移星系团透镜的REQUIEM-ALMA样本。我们测量了他们的连续发射使用先验获得的高分辨率近红外（NIR）成像，而不是专注于点源提取，转换成尘埃质量使用FIR尘埃排放模型来自QG的统计样本，并比较结果的参考工作。我们发现，虽然至少最大的样本星系确实是灰尘贫乏，但图片比以前报道的要微妙得多。特别是，这些更保守的约束仍然与早期QG中的高尘埃分数一致。我们发现，这些测量是非常敏感的提取方法和转换因子：使用扩展的光模型，以适应FIR发射增加了高达50%的检测通量和上限的一个因素6。加上FIR到尘埃的转换，这相当于尘埃分数的数量级差异，对这些数据区分恒星形成猝灭情景的能力产生了怀疑。除非通过其他方法来识别这些物质，否则绘制高红移QG中的尘埃和气体将继续需要花费一些代价的观测。
2022-11-25 astro-ph.GA
Angle-dependent radiative grain alignment; Confirmation of a magnetic field - radiation anisotropy angle dependence on the efficiency of interstellar grain alignment
由于基于辐射取向力矩（RAT）的新的定量理论的发展，星际晶粒取向研究目前正在经历复兴。该理论的区别预测之一是晶粒排列效率对磁场和辐射场的各向异性方向之间的相对角度（$Ψ$）的依赖性。在早期的一项研究中，我们从Chamaeleon I星云中HD 97300恒星周围的偏振观测中发现了这种效应的观测证据。然而，由于测量的视觉反射率存在很大的不确定性，结果是不确定的。通过获得明确的光谱分类的偏振目标，我们试图执行一个更精确的重新分析现有的偏振测量数据。我们在偏振样本中获得了恒星的新光谱类型，我们将其与文献中的光度数据相结合，为我们的背景场恒星样本推导出准确的视觉消光。这允许作为$Ψ$的函数的晶粒对准效率的高精度测试。我们确认和提高测量精度的变化的晶粒对齐效率与$Ψ$，在早期的研究中看到。我们注意到，晶粒温度（加热）也显示出依赖于$Ψ$，我们解释为一个自然的效果，粮食表面的投影照射辐射源。这种依赖性也使我们能够得到一个估计的分数对齐的晶粒在云中。
2011-09-16 astro-ph.GA
Full of Orions: a 200-pc mapping of the interstellar medium in the redshift-3 lensed dusty star-forming galaxy SDP.81
基于高分辨率、多波段ALMA观测的FIR连续谱、CO阶梯和[CII]谱线，对SDP. 81（一个z=3.042的强引力透镜尘埃恒星形成星系）的星际介质性质进行了亚千秒差距分辨研究.使用一个可变平面透镜建模代码，我们实现了一个中位数源平面分辨率为200 pc。我们使用光子主导区（PDR）模型来推断恒星形成气体在200 pc尺度上的物理条件--远紫外场强度、密度和PDR表面温度，发现远紫外场强度约为10^3-10^4 G 0，气体密度约为10^5 cm^-3，云表面温度高达1500 K，与猎户座梯形区的情况相似。[CII]发射比FIR连续谱明显更长：约50%的[CII]发射出现在FIR明亮区域之外。在整个源中，[CII]/FIR的分辨比值变化几乎为2 dex，在恒星形成的团块中，这一比值下降到约2x 10 ^-4。所观察到的[CII]/FIR赤字的趋势是一致的热饱和的C+精细结构水平占用在高气体温度。我们使源平面重建的所有发射线和连续数据公开。
2020-04-06 astro-ph.GA
Radiative cooling rates, ion fractions, molecule abundances and line emissivities including self-shielding and both local and metagalactic radiation fields
我们使用光谱合成代码Cloudy来将气体在红移（z=0到9）、温度（log T [K] = 1到9.5）、金属丰度（log Z/ $\mathrm{Z}_{\odot}$ = -4到+0.5，Z=0）和密度（log $n_{\mathrm{H}}$ [ $\mathrm{cm}^{-3}$ ] = -8到+6）的广泛范围内的性质制成表格。因此，这包括具有星际、环星系和星系间介质特性的气体。气体暴露于红移相关的UV/X射线背景，而对于自屏蔽的低温气体（即ISM气体），加入星际辐射场和宇宙射线。辐射场被密度和温度相关的气体和尘埃柱衰减。受观测到的恒星形成定律的启发，这种气柱密度也决定了星际辐射场的强度和宇宙射线密度。的电离平衡，分子分数，冷却速率，线发射率，和平衡温度计算自洽。我们包括尘埃，宇宙射线，和星际辐射场逐步研究它们的相对影响。这些公开可用的表格是流体动力学模拟的理想选择。它们可以单独使用，也可以耦合到非平衡网络中的一个子集。该版本包括一个C例程来读取和插入表，以及一个易于使用的Python图形用户界面来浏览表。
2020-07-29 astro-ph.GA
Absorption by Spinning Dust: a Contaminant for High-Redshift 21 cm Observations
在明亮的银河系同步加速器背景前旋转的尘埃颗粒会产生微弱的吸收信号，这可能会影响对高红移21厘米吸收的测量。在接近80 MHz的频率下，EDGES实验报告了$z \approx 17$的21 cm吸收，在温度为$T \approx 50$ K的冷星际介质中，半径为$a \approx 50Å$的星际纳米颗粒可以产生吸收。大气中的气溶胶可能有助于增加吸收。吸收的强度取决于这些颗粒的丰度和它们的偶极矩，这是不确定的。旋转尘埃的吸收光谱的宽度限制了其对相对窄的21 cm吸收特征的测量的可能影响。
2018-05-07 astro-ph.GA
Unimolecular Chemical Kinetics in the Interstellar: Competition of Infrared Radiation and Collision Activation Mechanisms
本文基于扩展 Lindemann 理论提出无量纲数 $PR$，用于判别星际单分子反应由碰撞活化还是红外辐射活化主导，并以典型反应和主方程计算验证 $PR^*\approx10$。
2024-10-27 astro-ph.GA astro-ph.SR
The Horsehead nebula, a template source for interstellar physics and chemistry
我们提出了一个总结，我们以前的调查的马头星云的物理和化学结构，并讨论这些研究如何导致进步的理解FUV辐射对致密的星际云的结构。特定的分子示踪剂可用于隔离不同的环境，这些环境对FUV辐射或密度的变化比分子气体的经典示踪剂更敏感：CO同位素或尘埃（亚）毫米连续辐射。它们包括FUV照射界面的HCO或CCH自由基，或冷致密核的分子离子H $^{13}$ CO $^+$、DCO $^+$和其他氘代物质（DNC、DCN）。我们讨论的背景下，赫歇尔和ALMA的未来前景。
2009-05-22 astro-ph.GA
Supernova-driven turbulent metal mixing in high redshift galactic disks: metallicity fluctuations in the interstellar medium and its imprints on metal poor stars in the Milky Way
在超新星（SN）反复注入新鲜金属的情况下，湍流混合气体的程度可能有助于对当地恒星形成条件提供重要的限制。这包括对贫金属恒星之间金属丰度分散的预测，这表明星际介质在早期并没有很好地混合。这封{ \it信}的目的是通过一系列数值实验，帮助分离出调节星系盘中SN元素湍流混合的一些关键过程。我们研究气体相互作用的小模拟补丁的星系盘的目标是解决在pc尺度的小尺度混合效应的金属，这使我们能够测量在各种星系环境中的湍流扩散系数。通过研究这些模拟中$α$元素的变化统计，我们不仅能够得到限制SN爆炸中的内禀产额变化的允许范围，而且对银河系的恒星形成历史。我们认为，所观察到的分散的[Mg/Fe]在贫金属晕星是兼容的恒星形成的条件，预计在矮卫星或早期低恒星形成银河系的祖先。特别是，没有相位混合的恒星中的金属变化可以用来推断被破坏的矮卫星的恒星形成条件。
2022-09-12 astro-ph.GA
Simulating the interstellar medium of galaxies with radiative transfer, non-equilibrium thermochemistry, and dust
提出了一个新的框架，自洽模型的辐射场的影响，尘埃物理和分子化学（H $_2$）的星际介质（ISM）的星系。该模型结合了一个国家的最先进的辐射流体力学模块与非平衡热化学模块，占H $_2$耦合到一个现实的尘埃形成和破坏模型，所有集成到新的恒星反馈框架SMUGGLE。我们测试这个模型的高分辨率孤立的牛奶路（MW）模拟。我们发现，年轻恒星的光加热使恒星反馈更有效，但这种效果是相当温和的低气体表面密度的星系，如MW。然而，ISM的多相结构高度依赖于星际辐射场的强度。我们还能够预测的H $_2$的分布，使我们能够匹配分子Kennicutt-Schmidt（KS）关系，而无需校准it. We表明，尘埃分布是一个复杂的函数的密度，温度和电离状态的气体，不能复制的简单的标度关系，经常在文献中使用。我们的模型是唯一能够匹配所观察到的尘埃温度分布，如果辐射从旧的恒星星族被认为是，这意味着这些恒星有一个不可忽略的贡献，尘埃加热的ISM。我们国家的最先进的模型是非常适合进行下一代宇宙学星系形成模拟，这将能够预测范围广泛的解决（$\sim 10$ PC）的星系属性。
2019-10-30 astro-ph.GA
Can pre-supernova winds from massive stars enrich the interstellar medium with nitrogen at high redshift?
了解氮的核合成起源和星际介质中N/O比的演化对于在高红移下全面了解星系化学演化至关重要，因为大多数观测金属丰度（O/H）估计都隐含地依赖于N/O比。观测到的N/O在高红移显示出与O/H的总体恒定性，尽管有很大的散射。我们发现，这些迄今无法解释的功能可以解释的超新星前风产额从旋转的大质量恒星（M $\gtrsim 10 \, \mathrm{M}_\odot$，$v/v_{\rm{crit}} \gtrsim 0.4$）。我们的模型自然地产生了观察到的N/O平台，以及在低O/H的散射。我们发现散射产生不同的恒星形成效率。然而，以超新星为主的模型在低O/H时产生的N/O与观测值的拟合较差。这种特殊的丰度模式在低O/H表明，矮星系是最有可能是缺乏SNe产量，主要是丰富的前超新星风丰度。
2022-12-09 astro-ph.CO astro-ph.GA
LightCube: A Parsec-Resolution 3D Model of the Local Far-Ultraviolet Interstellar Radiation Field
Space Telescope Science Institute（太空望远镜科学研究所）；Johns Hopkins University（约翰斯·霍普金斯大学）；Universiteit Gent（根特大学）；Stanford University（斯坦福大学）；Kavli Institute for Particle Astrophysics & Cosmology（卡弗里粒子天体物理学与宇宙学研究所）
研究人员构建了分辨率达1秒差距、距太阳1.25千秒差距的本地远紫外星际辐射场三维模型LightCube，发现其在不同区域变化显著，且低紫外辐射区紫外流量与总选择消光比R_V呈正相关。
2026-08-28 astro-ph.GA
An ALMA multi-line survey of the interstellar medium of the redshift 7.5 quasar host galaxy J1342+0928
利用ALMA观测资料，研究了类星体ULAS-J1342 + 0928的主星系（z = 7.54）的尘埃连续谱和星际介质发射的远红外线.用八种不同的光谱设置对尘埃连续体的Rayleigh-Jeans尾部进行了很好的采样，从修改后的黑体拟合中，我们得到了β = 1.85 +-0.3的发射率系数。假设尘埃的标准温度为47 K，则尘埃质量为0.35 × 10^8 Msol，恒星形成速率为150 +-30 Msol/年。我们对[CII]_158、[OIII]_88和[NII]_122原子精细结构谱线进行了> 4 σ的检测，并对[CI]_369、[OI]_146和[NII]_205发射进行了限制。我们还报告了Jup>= 7的CO旋转线的多个极限，以及对四条CO线（Jup = 11，10，8，7）的堆叠的试探性3.3sigma检测。我们发现线赤字是在协议与本地超亮红外星系。[NII]_122和[CII]_158谱线的比较表明，[CII]_158的发射主要来自中性介质，我们估计J1342 + 0928中的光离解区域的密度<~5x10^4cm ^-3。这些数据表明，约16%的氢处于电离状态，HII区的电子密度很高，n_e> 180 cm ^-3。我们的观测结果支持气体尘埃比<100，星际介质的金属丰度与太阳值相当。这里提供的所有测量结果都表明，J1342 + 0928的宿主星系高度富集金属和尘埃，尽…
2019-06-20 astro-ph.GA
New evidence for Dicke's superradiance in the 6.7 GHz methanol spectral line in the interstellar medium
我们为三个不同的恒星形成区域：S255 IR-NIRS 3，G24.329+0.144和仙王座A提供了甲醇6.7 GHz谱线超辐射的新证据。我们的分析表明，一些强度耀斑表现出快速的通量上升时间和不对称的光变曲线，在这些来源的报告可以自然地解释超辐射的背景下。当在脉泽托管区域中超过反转粒子数柱密度的阈值时，辐射模式从受受激发射（脉泽）调节的模式切换到超辐射模式。超辐射作为一种更有效的能量释放机制，通过从空间紧凑区域发出的强烈辐射爆发来表现。反转粒子数密度的升高和超辐射的触发可能是由于辐射泵浦的变化。在这里，我们表明，在泵浦速率和反转的人口密度的增加，只有几个结果的一个显着增加辐射的一个因素。虽然泵浦速率的变化可以在几百天内发生，但当超辐射开始时，辐射通量密度的上升是剧烈的，并且发生在更短的时间尺度上。
2019-01-05 astro-ph.GA
The interstellar medium of high-redshift galaxies: Gathering clues from C III] and [C II] lines
在本星系中观测到[C Ⅱ]线光度与恒星形成率（SFR）之间的紧密关系。在高红移（z > 5）时，星系反而偏离了局部$Σ$ _[C II] - $Σ$ _SFR关系。这种偏离可能是由于星系早期不同的星际介质性质所引起的。为了检验这一假设，我们将[C II]和SFR数据与[C III]线观测和我们的物理模型相结合。我们还研究了ISM属性，如突发性，$κ_s$，总气体密度，$n$，和金属性，$Z$，如何影响偏离$Σ$ _[C II] - $Σ$ _SFR关系在这些来源。本文介绍了三个星系在5.5 < z < 7的VLT/X-SHOOTER观测中的C Ⅲ] $λ1909$谱线发射。我们包括X-SHOOTER和VLT/MUSE档案数据的8个星系在2 < z < 7，和11个恒星形成系统在6 < z < 7.5，无论是C III]或[C II]检测文献报道。我们在HZ 10中检测到C III] $λλ1907, 1909$线发射，并推导出C III] $λ1909$线的固有积分通量。通过应用基于MCMC算法的物理激励模型，我们约束了我们的星系样本$κ_s$、$n$和$Z$的ISM属性。在大多数情况下，高z恒星形成星系显示出太阳下的金属丰度。大多数源具有$log(κ_s) > 1$，也就是说，它们超过肯尼卡特-施密特（KS）关系约一个数量级，这意味着整个KS关系可能在早期向上移动。此外，我们样本…
2022-06-17 astro-ph.GA
A titanic interstellar medium ejection from a massive starburst galaxy at redshift 1.4
来自恒星形成或活动星系核的反馈驱动风可能是大质量星系中突然猝灭恒星形成的相关通道。然而，观察和模拟都支持这样的观点，即这些过程是不冲突的共同发展和自我调节。此外，能够快速熄灭的破坏性事件的证据很少，并且缺乏对其统计普遍性的限制。在这里，我们提出了一个巨大的星暴星系在z=1.4，它是喷射$46 \pm 13$ \%的分子气体质量在一个惊人的速度$\gtrsim 10,000$ M $_{\odot}{\rm yr}^{-1}$。一个广泛的组成部分，从星系发射红移检测到四个（低J和高J）CO和[CI]过渡和电离阶段，这确保了一个强大的估计排出的气体质量。隐含的统计数据表明，类似的事件可能是一个主要的恒星形成淬火通道。然而，我们的观察提供了令人信服的证据，表明这不是一个反馈驱动的风，而是来自合并的材料，可能是潮汐喷射。这一发现挑战了一些文献研究，其中反馈驱动风的作用可能被夸大了。
2021-01-11 astro-ph.GA
Efficient Production of S$_8$ in Interstellar Ices: The effects of cosmic ray-driven radiation chemistry and non-diffusive bulk reactions
在这项工作中，我们重新研究了发生在星际尘埃颗粒的冰幔上和冰幔中的硫化学，并报告了对标准天体化学模型的两个新修改的影响;即：（a）将宇宙射线驱动的辐射化学和（b）假设快速，非扩散反应的关键自由基在散装。从我们的密集分子云模型的结果表明，这些变化可以有一个深刻的影响，在冰地幔中的含硫物种的丰度，包括在固相H $_2$ S和HS的丰度减少，并在OCS，SO $_2$，以及纯硫的同素异形体，特别是S $_8$的丰度显着增加。这些纯硫物种-虽然几乎不可能直接观察-长期以来一直被推测为潜在的硫储层，我们的结果可能是最准确的估计，但其丰度在密集的ISM。此外，这些更新的模式的结果被认为是在良好的协议与现有的观测数据。最后，我们研究了我们的研究结果的影响方面，迄今未知的硫水库认为存在于稠密的星际环境。
2019-11-04 astro-ph.GA physics.chem-ph
PRISM: A Non-Equilibrium, Multiphase Interstellar Medium Model for Radiation Hydrodynamics Simulations of Galaxies
介绍了PRISM星际介质（ISM）热化学模型及其在RAMSES-RTZ程序中的实现。该模型包括一个非平衡原始，金属和分子化学网络耦合到115个物种的飞行多频辐射传输。PRISM精确地解释了低密度区（即$ρ<10^5\ {\rm cm^{-3}}$）中占主导地位的ISM冷却和加热过程，包括光加热、光电加热、H $_2$加热/冷却、宇宙射线加热、H/He冷却、金属线冷却、CO冷却和尘埃冷却（复合和气体-颗粒碰撞）。我们验证了该模型通过比较1D平衡模拟在六个dex金属丰度现有的1D ISM模型在文献中。我们应用PRISM高分辨率（4.5 pc）孤立的矮星系模拟，包括国家的最先进的模型，恒星形成和恒星反馈，采取库存的冷却和加热过程占主导地位的每个不同的气相的星系，并了解非平衡效应的重要性。我们发现，大多数的ISM气体要么接近热平衡或表现出轻微的冷却不稳定性，而从化学的角度来看，非平衡电子分数往往是高于或低于平衡值的三倍以上，这会影响冷却，加热和可观察到的发射线。电子增强归因于复合滞后，而赤字被证明是由于快速的宇宙射线加热。PRISM模型及其与RAMSES-RTZ的耦合适用于各种天体物理场景，从宇宙学模拟到孤立的巨型分子云，并且对于理解ISM物理的变化如何影响可观测的量（如金属发射线）特别有用。
2022-11-09 astro-ph.GA
HD molecules at high redshift: cosmic-ray ionization rate in the diffuse interstellar medium
本文系统地研究了类星体吸收光谱中高红移的氘代氢分子。我们提出了四个新的HD线与已知的$\rm H_2$轴承阻尼莱曼- $α$系统的鉴定。此外，我们测量的$\rm HD$列密度的上限在十二个最近确定的$\rm H_2$轴承DLAs。我们发现，新的$\rm HD$检测有类似的$N({\rm HD})/N(\rm H_2)$比以前发现，进一步加强了通过银河系测量的显着差异。这可能是由于本地和高红移星际介质之间的物理条件和金属丰度的差异。使用测得的$N({\rm HD})/N({\rm H_2})$的比率连同先验的紫外线通量（$χ$）和数密度（$n$），从分析$\rm H_2$和相关的CI线，我们能够约束宇宙射线电离率（CRIR，$ζ$）的新$\rm HD$检测和8个已知的HD轴承系统的$n$和$χ$的先验。我们发现$ζ$的显著分散性，从几个$\times 10^{-18}$的$^{-1}$到几个$\times 10^{-15}$的$^{-1}$。我们还发现，$ζ$与$χ$密切相关-显示几乎二次依赖，与$Z$略有相关，与$n$无关，这可能反映了宇宙射线和恒星形成区域之间的物理联系。
2021-03-19 astro-ph.CO astro-ph.GA
Plasma Diagnostics of the Interstellar Medium with Radio Astronomy
我们讨论无线电传播测量诊断条件的电离气体的星际介质（ISM）的程度。感兴趣的无线电波的“信号发生器”是河外射电源（类星体和射电星系），以及银河系源，主要是类星体。银河系非热辐射的偏振同步辐射也用于探测ISM，包括发射区和太阳系之间的空间。无线电传播测量提供关于ISM中的湍流以及平均等离子体特性（诸如密度和磁场强度）的独特信息。无线电传播观测可以提供输入的ISM湍流的性质，如它的耗散机制和负责产生的大空间尺度上的湍流的过程的主要当代问题。通过法拉第旋转测量大尺度银河系磁场，为银河系磁场产生的理论提供了独特的观测输入。
2013-08-26 astro-ph.GA
Radiation-pressure-driven dust waves inside bursting interstellar bubbles
大质量恒星通过它们的辐射能和机械能输入来驱动星际介质的演化。诞生后，它们形成被致密外壳包围的热气泡。传统上，气泡的形成是通过强大的恒星风的输入来解释的，尽管缺乏支持这种情况的直接证据。在这里，我们探讨了斯皮策和赫歇尔太空望远镜所看到的星际气泡的可能性，这些气泡是由log（L/L_sun）< 5.2的恒星吹出的，由于伴随着周围气体电离的热压而形成和膨胀。我们表明，密度梯度的出生云或穿刺扫壳导致电离气体流通过气泡进入一般的星际介质，这是由附近的恒星尘埃波跟踪，表明在这一阶段的辐射压力的重要性。尘埃波为H II气泡内尘埃的存在提供了一个自然的解释，提供了一种新的方法来研究H II区域的尘埃，并提供了直接的证据，表明气泡通过香槟流将压力释放到ISM中，作为大质量恒星与周围环境辐射相互作用的探针。我们创建了一个参数空间连接的环境密度，电离源的光度，和尘埃波的位置，同时使用研究的H II气泡RCW 120和RCW 82作为我们的模型的基准。最后，我们简要地研究了我们的研究的影响，在超亮红星系团（ULIRGs），合并星系和早期宇宙，这发生在非常明亮和密集的环境中，辐射压力预计将占主导地位的动力学演化形成的超级星团的环境。
2014-07-08 astro-ph.GA astro-ph.SR
Galactic dust evolution with rapid dust formation in the interstellar medium due to hypersonic turbulence
湍流可以通过分子的吸积来显著加速尘埃颗粒的生长。对于与气体动态耦合的尘埃，增长率与马赫数的平方成比例，这意味着增长时间尺度可以很容易地减少一个数量级以上。因此，限制时间尺度是分子云形成的速率，这意味着ISM中的尘埃产生可以迅速达到解释在高红移下观测到的尘埃质量所需的水平。因此，湍流可能是解决高红移星系尘埃演化模型中的补充问题的方法，并解释了在$z = 7 - 8$看到的尘埃质量。一个简单的分析银河尘埃演化模型，其中晶粒生长很好地补偿了预期的更高速率的尘埃破坏超新星冲击。与以前的同类模型相比，该模型更简单，依赖的假设更少，似乎更适合从观测中获得的数据。
2019-11-28 astro-ph.GA
Photodissociation of interstellar ArH+
目标。最近在蟹状星云光谱中检测到36 ArH+后，我们计算了ArH+的光解速率，以限制在这种环境中工作的物理过程。方法.用从头算方法计算了ArH+的光解离截面，并考虑了自旋轨道耦合。结果我们报道了ArH+的光解截面随波长的变化。在蟹状星云条件下，由Draine（1978）描述的无屏蔽星际辐射场（ISRF）模型所包围的一个很小的无屏蔽云的光解几率分别为9.9e-12 s-1和1.9e-9 s-1。通过使用Meudon光子主导区域（PDR）代码和相应的分析拟合的视觉消光的依赖。结论.这些数据将有助于产生一个现实的化学网络来解释观测结果。发现ArH+的光解离是温和的，并且该分子离子的存在主要取决于分子分数
2014-04-08 astro-ph.GA
Investigating Nearby Star-Forming Galaxies in the Ultraviolet with HST/COS Spectroscopy. I: Spectral Analysis and Interstellar Abundance Determinations
这是一系列三篇论文中的第一篇，描述了一个利用哈勃太空望远镜上的宇宙起源光谱仪测量9个附近恒星形成星系样本中中性星际介质丰度的项目。我们的目标是评估（中）同质性的多相ISM在星系中的大部分金属可以隐藏在中性相，但金属丰度推断从电离气体中的HII区域。样品，跨越了广泛的物理性质，是迄今为止最适合研究的中性气体在红移z=0的金属性行为。ISM吸收线是根据每个星系内最亮恒星形成区域的远紫外光谱检测到的。在这里，我们报告的意见，数据处理，并分析这些光谱。柱密度测量的多组分线轮廓拟合技术，并获得了广泛的元素的中性气体丰度。考虑了几个警告，包括线饱和，电离校正，和灰尘耗尽。电离效应进行了量化与“特设”云模型再现复杂的光电离结构的电离和中性气体周围的紫外线明亮的来源。从中性气体物种的不饱和剖面的平均柱密度中获得了“红移z=0的恒星形成星系的平均光谱”。该模板可作为研究中性ISM的强有力工具。
2014-08-19 astro-ph.GA
Interstellar Medium and Star Formation of Starburst Galaxies on the Merger Sequence
星际介质是控制星系中恒星形成的关键成分。我们提出了一个详细的研究的红外（~ 1-500微米）光谱能量分布的大样本的193个附近（z ~ 0.088）的亮红外星系（LIRGs），涵盖了广泛的演变阶段沿合并序列。整个样品已经被2 MASS、WISE、斯皮策和赫歇尔均匀地观察到。我们执行多分量分解的光谱，以获得的星际介质的物理参数，包括星际辐射场的强度和质量和亮度的尘埃。我们还限制了活动星系核加热的核尘埃的存在和强度。LIRGs的辐射场往往比静止星系中的强度高得多，并且由于星际介质的中心集中和恒星形成，它在高级合并阶段增加。总气体质量是由尘埃质量和星系恒星质量得出的。我们发现，LIRGs的气体分数平均约0.3德克斯高于主序星形成星系，适度上升到先进的合并阶段。所有LIRG的恒星形成率都高于星系恒星形成主序列。与最近的观测和数值模拟一致，该样本的全球恒星形成效率跨越了很宽的范围，填补了正常恒星形成星系和极端恒星爆发系统之间的空白。
2018-11-14 astro-ph.GA
Probing the Interstellar Medium of z~1 Ultra-luminous Infrared Galaxies through Interferometric Observations of CO and Spitzer Mid-infrared Spectroscopy
我们探讨了气体，尘埃和恒星形成之间的关系，在一个样本的12个超亮红外星系（ULIRGs）在高红移相比，类似的样本的本地星系。我们提出了新的CO观测和/或斯皮策中红外光谱为6 - 70微米选定的星系在z~1，以量化的分子气体库的性质，活动星系核（AGN）的贡献，中红外光度和恒星形成效率（SFE=LIR/L 'CO）。中红外光谱显示出强的多环芳烃（PAH）发射，我们的光谱分解表明活动星系核对中红外光度的贡献很小（<25%）。70微米选定的ULIRGs，我们发现光谱的密切对，观察到有高的SFE，类似于本地ULIRGs和高红移亚毫米星系，符合增强的红外光度由于正在进行的重大合并。结合已有的本地和高红移ULIRGs的观测，我们进一步比较PAH，IR和CO的光度。我们发现，LPAH6.2/LIR的比例随着本地和高红移星系的红外光度的增加而降低，但高红移星系的趋势被转移到更高的红外光度;在给定的LIR的平均LPAH6.2/LIR的比例是高红移的3倍。当我们用分子气体标准化时，我们发现这种趋势在所有红移的星系中是一致的，并且分子气体与PAH尘埃排放相关。在其他研究中[CII]与分子气体比率中看到的类似趋势表明，PAH排放，像[CII]一样，即使在高红移下仍然是光解区域的良好示踪剂。CO、PAH和远红外精细结构谱线的共同作用将有助于高红移星系中星际介质的研究。
2013-06-25 astro-ph.CO astro-ph.GA
What Drives the Redshift Evolution of Strong Emission Line Ratios?
我们利用一个高红移星系的局部类似物，研究了在[OIII]/H $β$与[NII]/H $α$ "Baldwin，Phillips & Terlevich“（BPT）图上引起高红移星系与低红移星系之间偏移的物理机制.这些高红移的类比星系是从史隆数位巡天计画中挑选出来的。这些高红移模拟星系与$z\sim2$的紫外选择星系位于BPT图上的同一区域，为研究BPT图上本星系与高红移星系之间的偏移提供了理想的本星系基准。我们比较氮氧比（N/O），电离辐射场的形状，和电离参数之间的高红移类似物和本地参考星系的样本。高红移类似物中较高的电离参数是驱动BPT偏移从低红移到高红移的主要物理机制，特别是在高{ \nii / \ha }时。此外，N/O比的提高也起着次要的作用，导致BPT偏移。然而，电离辐射场的形状不太可能导致BPT偏移，因为高红移类似物具有与本地参考星系相似的硬电离辐射场。目前的标准恒星合成模型无法产生这种硬辐射场。恒星自转和双星现象可能有助于解决这个矛盾。
2020-02-07 astro-ph.GA
Water in the interstellar media of galaxies
本文综述了近年来对银河系星际云和邻近星系核中水的观测结果。突出显示了两项成果：（1）猎户座棒的多线H $_2$ O图显示，PDR中的水化学是由光解离和-解吸作用驱动的，这与恒星形成区不同。(2)H $_2$ O及其离子对5星暴/活动星系核系统的高分辨率光谱揭示了低电离率，不同于从高激发线发现的。我们的结论是水的化学性质强烈依赖于辐射环境，星际云的电离率在星系核和星系盘之间至少降低10。
2015-11-30 astro-ph.GA
The Role of Non-ionizing Radiation Pressure in Star Formation: The Stability of Cores and Filaments
当分子云中的细丝和致密核心由于自引力而碎裂和坍塌时，恒星就形成了。在引力稳定性的最基本分析中，自引力和热压力之间的竞争决定了球体的临界（即最大稳定）质量和圆柱体的临界线密度。先前的工作已经考虑了来自磁场和湍流的额外支持。在这里，我们考虑非电离辐射的影响，特别是向内辐射压力，作用于嵌入在各向同性辐射场中的致密结构。使用流体静力学，等温模型，我们发现，辐射降低了引力坍缩的临界质量和线密度，因此可以作为恒星形成的触发器。对于具有中等中心密度（$\sim10^3$ cm $^{-3}$）的结构，太阳附近的星际辐射场对稳定性阈值有一个统一的影响。对于中心密度更高的演化天体，稳定性阈值的显著降低需要更强的辐射，因为可以在更靠近银河系中心或恒星协会附近找到。即使在没有或没有强电离辐射源的情况下，我们的研究表明，星际辐射也会显著影响恒星的形成过程。
2016-06-07 astro-ph.GA
The interstellar medium content of galaxies in the ALMA era
阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列（ALMA）的出现为遥远星系的形成和组装研究开辟了一个新时代。在过去的几年里，ALMA和其他干涉仪的宇宙学深场调查蓬勃发展，涵盖了广泛的星系性质和红移，并使我们能够深入了解星系生长背后的物理机制。在这里，我们提出了一个简短的审查，旨在表征星系的星际介质属性在高红移（$z>1$），重点是空场ALMA调查的尘埃连续谱和分子线发射的最新研究。特别是，我们显示了最近的结果，从ALMA光谱调查在哈勃超深场（ASPECS）的大型计划。
2019-10-17 astro-ph.CO astro-ph.GA
The SILCC project --- IV. Impact of dissociating and ionising radiation on the interstellar medium and Halpha emission as a tracer of the star formation rate
我们提出了三维辐射流体动力学模拟恒星风的影响，光电加热，光离解和光电离辐射，和超新星的化学成分和恒星形成的分层盘模型。其次是一个基于下沉的模型，星团人口的个别大质量恒星。恒星风和电离辐射调节恒星形成率在一个低于模拟的10倍，只有超新星的反馈，由于其直接影响周围的星际介质后，恒星形成。电离辐射（包括风和超新星）显著降低了大多数超新星爆炸的环境密度，使之小于10^-25 g cm^-3，而只有风和超新星的模型则为10^-23 g cm^-3。来自大质量恒星的辐射减少了分子氢的数量，增加了中性氢的质量和体积填充率。只有这个模型的结果在2 Gyr的分子气体耗尽的时间尺度，并显示出最好的协议与观测。在辐射模型中，与碰撞激发（非辐射模型中的主要发射）相反，Halpha发射主要由辐射复合主导，碰撞激发仅占总Halpha发射的约1- 10%。寿命短的大质量恒星（M >= 30 M_sun）是造成Halalpha光度显著波动的原因。相应的推断恒星形成率可以低估真实的瞬时恒星形成率约10倍。
2016-10-20 astro-ph.GA astro-ph.SR physics.comp-ph
Tree-based solvers for adaptive mesh refinement code FLASH -- IV: An X-ray radiation scheme to couple discrete and diffuse X-ray emission sources to the thermochemistry of the interstellar medium
本研究针对恒星形成区模拟缺乏耦合X射线辐射的不足，扩展FLASH代码中TreeRay算法推出XrayTheSpot模块，实现多能段点源与弥散源X射线辐射输运及热化学耦合，并通过基准测试和两个科学案例验证了有效性。
2023-04-29 astro-ph.GA astro-ph.IM
Non-equilibrium chemistry and cooling in the diffuse interstellar medium - II. Shielded gas
我们扩展了Richings等人（2014）提出的扩散星际气体化学和热演化的非平衡模型。我们衰减的光化学速率的灰尘和气体，包括吸收HI，H2，氦I，氦II和CO在适当的情况下。然后，我们使用这个模型来研究星际气体中占主导地位的冷却和加热过程，因为它成为屏蔽紫外线辐射。我们考虑一个一维的平面平行板的气体照射的星际辐射场，无论是在恒定的密度和温度或在热和压力平衡。主要的热过程倾向于在云中形成三个不同的区域。在低柱密度下，冷却由电离金属如Si II、Fe II、Fe III和CII主导，其通过主要来自HI的光加热来平衡。一旦氢电离辐射被中性氢衰减，光电尘埃加热占主导地位，而CII则成为冷却的主导。最后，灰尘屏蔽触发CO的形成并抑制光电加热。在这个完全屏蔽的区域中占主导地位的冷却剂是H2和CO。我们的模型预测的HI-H2过渡的柱密度在较高的密度（或在较高的压力下的气体云在压力平衡）和较高的金属丰度，在协议与以前的PDR模型。我们还比较了HI-H2过渡在我们的模型中的两个处方的分子氢的形成，已实施的流体动力学模拟。
2014-05-29 astro-ph.CO astro-ph.GA
Introducing the THESAN-ZOOM project: radiation-hydrodynamic simulations of high-redshift galaxies with a multi-phase interstellar medium
THESAN-ZOOM项目通过高分辨率辐射流体动力学模拟，结合多相ISM模型，再现了高红移星系的关键观测特征，为解读JWST数据提供了可靠框架。
2025-10-08 astro-ph.CO astro-ph.GA
High-energy astrochemistry in the molecular interstellar medium
University of Duisburg-Essen（杜伊斯堡-埃森大学）；Leiden University（莱顿大学）；University of Bonn（波恩大学）；University College London（伦敦大学学院）
本文综述了高能天体化学，探讨了高能粒子和X射线辐射对星际介质化学的影响，并总结了未来研究方向。
2026-01-09 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.HE
Radiation pressure acting on the neutral He atoms in the Heliosphere
本文使用WTPM模拟日球层中星际中性氦分布，发现辐射压对IBEX-Lo通量影响约1-4%，但对更灵敏的IMAP-Lo可达9%，故未来IMAP-Lo分析应纳入辐射压。
2023-05-16 astro-ph.GA astro-ph.SR
Massive star feedback in clusters: variation of the FUV interstellar radiation field in time and space
利用三维辐射流体力学（RHD）模型研究了34 M $_\odot$恒星在$10^4$ M $_\odot$湍流云中的辐射反馈。我们使用蒙特卡罗辐射转移精确计算光电离平衡和辐射压力，与多个原子物种和硅酸盐尘埃颗粒。我们包括漫射辐射场，灰尘吸收/再发射，和散射。云被有效地分散，75%的质量在430万年（110万年$t_{ff}$）内离开$^3$网格（32.3pc）。这与我们以前发表的$10^3$ M $_\odot$云中160万年（0.74 $t_{ff}$）内的所有质量进行了比较。最多有20%的质量是电离的，而在较低质量的模型中是40%，尽管两者的电离体积分数都是80%，这意味着较高质量的云对反馈更具弹性。总的Jeans不稳定质量线性增加到1500 M $_\odot$，然后在200万年后趋于稳定，对应于15%的核心形成效率。我们还测量了远紫外（FUV）辐射场的时间变化，$G_0$，撞击其他集群成员，第一次考虑到这是如何在动态集群环境中与干预不透明源和恒星运动的变化。在最初的0.5百万年里，许多天体仍然被遮蔽，而大质量恒星被嵌入其中，之后$G_0$以数量级增加。后来的气体运动引起了类似的瞬间下降，并在恢复之前持续了$\sim$ 1百万年。这种高度变化的紫外光场将影响大质量恒星附近原行星盘的光蒸发。
2019-06-13 astro-ph.GA astro-ph.SR
Neutral carbon in diffuse interstellar medium: abundance matching with H2 for DLAs at high redshifts
该研究利用化学与热平衡模型分析弥散冷中性介质中CI/H₂丰度比的影响因素，重现了高红移DLAs的观测结果，并估算出相关介质参数，证明估算结果对几何与辐射源假设具有稳健性。
2024-02-01 astro-ph.CO astro-ph.GA
Interstellar dust as a dynamic environment
INAF - Osservatorio Astronomico di Cagliari（意大利国家天体物理研究所卡利亚里天文台）；CNR - Istituto per i Processi Chimico-Fisici（国家研究委员会化学物理研究所）；Università di Messina - Dip. di Scienze Matematiche e Informatiche, Scienze Fisiche e Scienze della Terra（墨西拿大学数学、信息学、物理学和地球科学系）；University of Kurdistan（库尔德斯坦大学）
本文提出了一种新的过渡矩阵方法，用于研究非球对称条件下辐射与尘埃颗粒的相互作用，以更准确地解释观测结果。
2025-05-05 astro-ph.GA astro-ph.IM
Could Solar Radiation Pressure Explain 'Oumuamua's Peculiar Acceleration?
Oumuamua（1 I/2017 U1）是在太阳系中观测到的第一个星际起源天体。最近，\citet{Micheli2018}报告说，“Oumuamua”显示偏离开普勒轨道的情况具有很高的统计学意义。观测到的轨道最好用过量径向加速度$Δa \propto r^{-2}$来解释，其中$r$是`Oumuamua到太阳的距离。这样的加速是自然预期的彗星，由蒸发的材料驱动。然而，最近的观测和理论研究表明，`Oumuamua不是一颗活跃的彗星。我们探讨了太阳辐射压引起的超加速的可能性。所需的质量与面积比为$(m/A)\approx 0.1$ g cm $^{-2}$。对于一个薄片，这需要$\approx 0.3-0.9$ mm的厚度。我们发现，虽然非常薄，这样的对象将生存星际旅行超过银河系距离的$\sim 5$千秒差距，承受碰撞气体和尘埃颗粒，以及来自旋转和潮汐力的应力。我们讨论了这样一个物体的可能起源。我们的一般结果适用于任何设计用于星际旅行的光探测器。
2018-11-08 astro-ph.EP astro-ph.GA
On the Absence of High Metallicity-High Column Density Damped Lyman Alpha Systems: Molecule Formation in a Two-Phase Interstellar Medium
我们认为，缺乏观察到的阻尼莱曼α（DLA）系统，同时具有高HI列密度和高金属性的结果自然从形成的分子在冷相的两相原子介质中的压力平衡。我们的结果同样适用于扩散系统中的紫外线辐射场主要是由河外背景和密集的恒星形成的，其中本地辐射场可能是数量级更高。我们指出，需要这样的辐射不敏感模型来解释使用伽马射线暴余辉观察到的DLA中不存在高柱-高金属丰度系统，因为这些系统可能会受到伽玛射线暴宿主星系中活跃恒星形成产生的强辐射场的影响。此外，我们发现，在DLAs中的最大原子气柱之间的关系设置了一个坚定的上限，在这些系统中，可以在温暖的，扩散相的质量分数。最后，我们认为，我们的结果解释了观察到的缺乏原位恒星形成DLA系统。
2009-07-17 astro-ph.CO astro-ph.GA
