GameDev: GPU-accelerated model for dust evolution
Max-Planck-Institut für Astronomie（马克斯·普朗克天文学研究所）
GameDev提出GPU加速的尘埃演化模型，耦合三维尘埃动力学与蒙特卡洛碰撞演化，利用最近邻碰撞采样和自适应冻结邻域实现高效并行，支持CUDA与ROCm，为原行星盘尘埃研究提供准确工具。
2026-09-30 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.IM
Dust destruction signals shock-accelerated outflows in the nearby active galaxy NGC 1068
University of Hertfordshire（赫特福德大学）；University of Sheffield（谢菲尔德大学）；University of Cambridge（剑桥大学）；University of Edinburgh（爱丁堡大学）；Technical University of Kenya（肯尼亚科技大学）；University of Manchester（曼彻斯特大学）
通过分析NGC 1068的高电离禁线通量比，发现盘内非外流气体富含尘埃，而外流气体几乎无尘，且外流气体密度更高，表明外流由快速激波加速并摧毁尘埃。
2026-06-26 astro-ph.GA astro-ph.HE
From the first stars to the first black holes
第一个z > 6的超大质量黑洞（SMBH）的生长仍然是理论模型的一个重大挑战。如果它从第三星族恒星的黑洞（BH）残余（质量约为100 Msun的光种子）开始，它需要超级爱丁顿吸积。另一种途径是从气体直接坍缩到~ 10^5 Msun BH上形成的重种子开始。在这里，我们调查的相对作用轻，重的种子BH祖细胞的第一SMBHs。我们用宇宙学的、数据约束的半解析模型GAMETE/QSOdust模拟了几个z > 6类星体的独立合并历史。使用物理驱动的处方，以形成轻和重的种子在祖星系，我们发现，形成几个重的种子（在我们的参考模型3和30之间），使爱丁顿有限的增长SMBH在z > 6。这一结论敏感地依赖于化学，辐射和机械反馈效应之间的相互作用，这很容易消除的条件，允许抑制气体冷却的低金属含量的气体（Z < Zcr and JLW >Jcr）。我们发现，重种子不能形成，如果尘埃冷却触发气体破碎超过一个临界的尘埃与气体的质量比（D > Dcr）。此外，轻和重种子的相对重要性取决于所采用的轻种子的质量范围，因为这极大地影响了沿合并树的冷气的历史，由SN和活动星系核驱动的风。
2016-01-28 astro-ph.GA
Blazar Sheath Illumination of the Outer Molecular Torus: A Resolution of the Seed Photon Problem for the far-GeV Blazar flares
最近由波士顿大学blazar小组领导的多波长工作（例如，Marscher et al. 2010）强烈地表明，费米大面积望远镜（LAT）看到的一小部分耀变体耀斑发生在距离中央引擎几到几个pc的地方。然而，在这样的距离从中央引擎，有没有足够的外部光子场提供种子光子所需的轻子逆康普顿（IC）模型下产生所观察到的GeV的排放。一种可能的解决方案是发射区的脊鞘几何形状（MacDonald等人，2015年，但参见Nalewajko等人，2014年）。在这里，我们使用分子环面的当前视图（例如，Elitzur，2012年; Netzer 2015），其中环面在尘埃升华半径之外延伸了几个pc，尘埃云的密度随着极角的减小而下降。我们表明，对于一个脊柱鞘耀变体喷流嵌入在环面，宽波束模式的同步辐射的相对缓慢的鞘将加热分子云，其随后的红外辐射将被视为高度提升的脊柱同动框架，并在合理的条件下，这个光子场可以支配鞘光子直接进入脊柱。如果鞘层足够明亮，它将使尘埃升华，如果鞘层同步辐射延伸到光学紫外能量（如耀斑期间可能发生的），这将照亮升华的尘埃云，产生与光学紫外连续谱一致变化的发射线，正如最近对blazar CTA 102的报道（Jorstad et al. 2017）。
2017-12-20 astro-ph.GA astro-ph.HE
Dust dynamics in RAMSES -- I. Methods and turbulent acceleration
超新星喷出物和恒星风被认为会产生相对较大尺寸的星际尘埃颗粒。小颗粒可以通过粉碎已经随机加速的大颗粒来生产。为了理解这种随机加速度，我们已经实施了新的磁流体动力学（MHD）粒子在细胞（PIC）的方法到天体物理流体代码RAMSES。我们把尘埃颗粒看作是一组巨大的“超级粒子”，它们受到空气动力学阻力和洛伦兹力。我们的代码进行了一系列的数值测试，旨在验证我们的方法在不同的物理条件下，以及说明可能的机制，可以加速晶粒。作为最后的测试，以及为今后的工作奠定基础，我们提出的结果，衰变尘埃MHD湍流模拟与晶粒参数选择类似1-2 $μ$米晶粒在典型的冷中性介质条件。我们发现，在这些条件下，这些颗粒可以有效地加速到远远超过其粉碎速度。这对于带电和中性颗粒都是正确的。虽然中性颗粒的气体-颗粒相对漂移速度分布的峰值更高，但带电颗粒的漂移速度分布呈现出扩展的指数拖尾到更大的速度。即便如此，分布的形状是这样的，即由洛伦兹力提供的额外的气体-颗粒耦合提供了颗粒相对的保护，使其免于破碎。我们还讨论了我们的模拟和相对原始的~ $μ$ m大小的太阳前颗粒，似乎没有经历过显着的磨损，在其寿命之间的连接。
2022-10-28 astro-ph.GA
The outer dusty edge of accretion disks in active galactic nuclei
本文结合近红外光谱、反响映射和干涉测量约束1型AGN核周热尘埃的化学、位置与几何，发现大颗粒尘埃普遍存在且热尘埃倾向于张角盘状结构。
2023-09-27 astro-ph.CO astro-ph.GA
Seeding the Galactic Centre gas stream: gravitational instabilities set the initial conditions for the formation of protocluster clouds
中央分子带（CMZ）内的恒星形成可能与气体的轨道动力学密切相关。最近的模型表明，在尘埃脊分子云（从G0.253+0.016到Sgr B2）内的恒星形成遵循一个演化的时间序列，在它们之前的近心点通道期间由潮汐压缩触发。考虑到这些云最有可能是一代大质量恒星和极端星团的前兆，这种情况将对限制恒星形成的时间演化产生深远的影响。在这封信中，我们寻找的原始星团云的初始条件，专注于运动学的气体位于近心点上游。我们在$\{l,\,v_{\rm LSR}\}$空间中观察到一个高度规则的波纹速度场，其振幅和波长分别为$A=3.7\,\pm\,0.1$ kms $^{-1}$和$λ_{\rm vel, i}=22.5\,\pm\,0.1$ pc。速度的极值与一系列大质量（$\sim10^{4}$ M $_{\odot}$）和致密（$R_{\rm eq}\sim2$ pc）、准规则间隔（$\sim8$ pc）的分子云有关。云的波长和云的分离度分别与Toomre（$\sim17$ pc）和Jeans（$\sim6$ pc）的预测长度非常一致。我们的结论是，引力不稳定性正在推动银河系中心气流内的分子云凝结。此外，我们推测这些种子是历史上类似的尘埃脊分子云，代表恒星和集群形成的初始条件在CMZ。
2016-10-05 astro-ph.GA
Dusty Cloud Acceleration by Radiation Pressure in Rapidly Star-Forming Galaxies
我们进行了二维和三维辐射流体动力学模拟，以研究在快速恒星形成的星系的环境中，由辐射压力加速尘埃的冷云占主导地位的红外通量。我们利用约化光速近似来求解频率平均的、与时间相关的辐射转移方程。我们发现，辐射压力能够将云加速到每秒数百公里，同时保持密集和寒冷，与观测结果一致。我们将这些结果与模拟进行比较，其中加速由热风中的夹带提供，热流的动量注入与辐射场中的动量相当。我们发现，由辐射场加速的云的生存时间是显着长于云夹带在一个热流出。我们表明，辐照云的动力学依赖于初始光学厚度，云的温度，和通量的强度。此外，如果云和背景之间的密度比为$\lesssim 10^{2}$，则来自背景的气体压力可能限制云加速。通常，10 pc尺度的光学薄云形成垂直于运动方向伸长的薄饼结构，而光学厚云形成平行于运动方向伸长的螺旋结构。加速云形态和几何形状的细节也会受到其他因素的影响，如云的长度尺度、光速近似的降低、空间分辨率、初始云结构和运行的维度，但这些对云的速度或生存时间的影响相对较小。
2018-01-16 astro-ph.GA
A complex dust morphology in the high-luminosity AGN Mrk 876
最近的活动星系核（AGN）的内部结构模型主张存在辐射加速，尘埃流出发射的外部区域的吸积盘。在这里，我们提出了第一个近红外（近红外）可变（rms）光谱的高光度，附近的活动星系核Mrk 876。我们发现，它跟踪的吸积盘光谱的波长比平均光谱由于减少尘埃排放。推断的外吸积盘半径与同时期光学吸积盘混响测绘活动预测的红外结果一致，并且远大于自引力半径。热尘埃的通量变率降低可能是由于平均光谱中存在二级恒定尘埃成分，或者是由于尘埃和吸积盘变率信号的破坏性叠加，或者是两者的某种组合。假设光学薄尘埃的热平衡，我们推导出基于亮度的尘埃半径为不同的颗粒特性，使用我们的测量的温度。我们发现，在所有情况下，考虑的值是显着大于由红外光度监测活动测量的灰尘响应时间，与最小的差异相对于波长无关的灰尘发射率法，即黑体，这是适合于大粒径的结果。这个结果可以很好地解释假设一个喇叭状，盘状结构的热尘埃。
2023-02-03 astro-ph.CO astro-ph.GA
Seeding supermassive black holes with a non-vortical dark-matter subcomponent
一个完美的无旋流体与状态方程的尘埃，无旋暗物质（IDM），是无法维里化，而是形成一个宇宙骨架的细丝与超大质量黑洞的关节。这与标准的冷暗物质（CDM）场景有着明显的区别，因为IDM必须始终表现出势流，防止壳层穿越的发生。这种情况适用于一般的非振荡标量场理论与小声速。因此，我们的模型结合IDM和CDM组件提供了一个解决方案，形成观测到的十亿太阳质量的黑洞在红移6和更高的问题。特别是，由于涡流减少，与标准情景相比，黑洞的增长预计在以后的时间会更快。
2013-10-03 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
Dynamics of Dusty Radiation Pressure Driven Shells and Clouds: Fast Outflows from Galaxies, Star Clusters, Massive Stars, and AGN
通常假设辐射压驱动的风被加速到渐近速度V ~ v_esc，其中v_esc是从中心源的逃逸速度。我们注意到，这不是尘埃壳和云的情况。相反，如果壳层或云最初对于来自光度L的源的UV发射是光学厚度的，那么在V中存在显著的提升，其反映了在其加速时吸收的动量的积分。对于达到广义Eddington极限的壳层，我们证明了在点质量势和等温球势下V ~（4R_UV L/M_shc）^1/2，其中R_UV是壳层对UV光子变得光学薄的半径，M_sh是壳层的质量。在典型参数下，渐近速度明显超过vesc，并可以解释在低气体密度的晕周围快速成星星系和活动星系核中观测到的~1000- 2000 km/s的外流。类似地，大质量恒星的快速外流可以在几个-10^3年的时间尺度上加速。这些结果也适用于那些只对着辐射源的一小部分立体角，并由于内部声速而膨胀的云。我们进一步考虑了壳层的动力学，扫了一个致密的拱星或环星系介质。我们计算的“动量比”Mdot v/（L/c）在壳的限制，并表明，它只能显着超过~2，如果壳的有效光学深度再辐射的FIR光子是远远大于1。我们讨论了简单的处方用于大规模宇宙学模拟银河系外流的属性。我们也简要地讨论了大质量恒星的尘埃喷射事件，巨大的分子云的破坏，和活动星系核的应用。
2015-02-05 astro-ph.GA
Chasing the observational signatures of seed black holes at z > 7: candidate observability
观测第一个吸积黑洞（BH）发出的光将大大提高我们对z > 6的类星体形成的理解，可能揭示它们的超大质量黑洞（SMBH）种子的性质。在以前的工作中，我们探讨了两个主要的竞争BH种子形成渠道，人口III残留物（低质量的种子）和直接崩溃BH（高质量的种子）的相对作用，在宇宙学背景下调查其宿主星系的属性。在此基础上，我们预测了在z~6 SMBH的祖先中选择的低质量和高质量BH种子的光谱能量分布和观测特征。我们利用光电离程序Cloudy计算了吸积黑洞和恒星的辐射，并考虑了宇宙学数据约束模型GAMETE/QSOdust预测的主星系星际介质中金属丰度和尘埃-气体质量比的演化。我们展示了未来的任务，如JWST和ATHENA将能够检测到来自SMBH祖细胞的光已经在z~16。我们建立在以前的补充研究，并提出了一种方法的基础上，近红外（NIR）的颜色，红外过量（IRX）和紫外线连续斜率（即颜色-颜色和IRX-Beta图）的综合分析，以区分生长的种子BH宿主星系从星暴占主导地位的系统在JWST调查。通过这一标准选择的源将是后续X射线观测的最佳目标。
2018-01-24 astro-ph.GA
Growth of Massive Black Hole Seeds by Migration of Stellar and Primordial Black Holes: Gravitational Waves and Stochastic Background
我们研究了尘埃恒星形成星系中大质量黑洞（BH）种子的形成和生长，依赖并扩展了Boco等人2020提出的框架。具体来说，后者设想恒星致密残余物（中子星和恒星质量的黑洞）通过气体动力学摩擦向星系核区域迁移，随后合并生长一个大质量的中央BH种子。在本文中，我们增加了两个相关的成分：（i）我们包括原始BH，这可能构成一个小部分$f_{\rm pBH}$的暗物质，作为一个额外的组件参与种子的生长;（ii）我们预测的随机引力波背景起源于种子的生长过程中，无论是从恒星致密残留物和原始BH合并。我们发现，后者的事件有助于最中央种子的初始增长在一个时间尺度的$10^6-10^7\,\rm yr$，恒星致密的残余合并和气体吸积接管之前。此外，如果原始黑洞$f_{\rm pBH}$的分数足够大，它们在核星系区合并时发射的引力波可以被未来的干涉仪如爱因斯坦望远镜，DECIGO和LISA探测到。对于伴随的随机引力波背景，我们预测它在宽频带$10^{-6}\lesssim f [{\rm Hz}]\lesssim 10$上延伸，这与孤立致密双星合并产生的典型范围有很大不同。一方面，检测到这样的背景可能是一个吸烟枪，以测试拟议的种子生长机制;另一方面，它构成了一个相关的污染物从天体物理来源的特点和扣除，在具有挑战性的搜索宇宙起源的原始背景。
2021-09-24 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
Light, medium-weight or heavy? The nature of the first supermassive black hole seeds
在$z>6$对超亮类星体的观测揭示了超大质量黑洞（SMBH $>10^9 \rm M_{\odot}$）的快速增长，其起源仍然难以解释。它们的祖先可能是大质量无金属恒星（轻种子）的残余，通过恒星碰撞（中等质量种子）和/或大质量气体云直接坍缩（重种子）形成的。在这项工作中，我们调查的第一次在形成$z>6$ SMBHs在爱丁顿有限的气体吸积的情况下，这三个种子人口的相对作用。为此，我们在半解析数据约束模型中实现了莱曼-沃纳（LW）光离解辐射和金属/尘埃富集的空间波动的统计描述。这使我们能够设置BH种子形成的物理条件，在$z>6$的宇宙高度偏差区域探索它们的相对出生率。我们发现，列入中等重量的种子不定性地改变的生长历史的第一SMBH：虽然不太大规模的种子（$<10^3 \rm M_\odot$）形成在一个较高的速度，质量增长的一个$\sim 10^9 \rm M_\odot$ SMBH在$z<15$是由有效的气体吸积（在亚爱丁顿速率）到其沉重的祖先（$10^5 \rm M_\odot$）。这一结论独立于LW辐射的临界水平，甚至当中等重量的种子被允许在更高的金属丰度星系中形成时，通过所谓的超级竞争吸积场景。我们的研究表明，$z \sim 6$ SMBHs的谱系的特点是丰富多样的BH祖细胞，这只代表了一小部分（$< 10 - 20\%$）的所有BH种子星系在$z > 15$。
2021-06-15 astro-ph.GA
Dust growth by accretion of molecules in supersonic interstellar turbulence
我们发现，尘埃颗粒的增长率在冷分子云的湍流，稀释气体的高度可压缩性增强。通过高分辨率（10243）数值模拟，我们证实了空间平均增长率与气体密度方差成正比的理论。这也会导致晶粒尺寸分布（GSD）由于晶粒生长速率的双折射引起的变化而变宽。我们表明，第一次在一个详细的数值模拟的流体动力学湍流，GSD演变的形状，这是一个反映的气体密度分布，无论初始分布。也就是说，在等温旋转强迫湍流的情况下，GSD趋于对数正态分布。我们还表明，在高超音速湍流，气体和尘埃的去耦变得重要，这导致了进一步加速晶粒生长。
2020-08-31 astro-ph.GA
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
Analysis of the instability due to gas-dust friction in protoplanetary discs
本文研究了受线性轴对称扰动的气体圆盘中尘埃层的稳定性。然而，不考虑单一尺寸的颗粒，而是假设尘埃颗粒群由两种颗粒组成。尘埃颗粒通过拖曳力与气体交换动量，并考虑了它们的自引力。我们表明，存在两个晶粒尺寸可以提高效率的阻力驱动的不稳定性的原行星盘的线性增长。与第一粉尘相相比，具有小质量的第二粉尘相将减少生长时间尺度，甚至减少两倍或更多倍，特别是当其与气体的耦合较弱时。这意味着一旦形成一定数量的大尘埃颗粒，即使它比小尘埃颗粒小得多，尘埃层变得更加不稳定，尘埃结块加速。因此，在研究原行星盘中的尘埃聚集时，必须考虑到各种尺寸的尘埃颗粒的存在，因为那里既有大的尘埃颗粒，也有小的尘埃颗粒。
2015-12-14 astro-ph.EP astro-ph.GA
The role of infrared radiation pressure in shaping dusty winds in AGN
在秒差距尺度上对活动星系核红外辐射起主导作用的尘埃风的探测揭示了基于尘埃气体环形分布的传统辐射转移模型的局限性。一种新的、更复杂的动力学结构正在出现，必须严格评估这种尘埃风的物理起源。我们提出了一个半解析模型来检验由活动星系核和加热的尘埃本身发射的辐射加速尘埃风的假设。该模型由活动星系核和红外辐射尘埃盘组成，后者是外流的主要质量库。我们计算了在这种环境中的尘埃气体团的轨迹，占重力和活动星系核辐射以及热尘埃气体云本身的再辐射。我们发现，形态包括一个磁盘的材料，轨道与子开普勒速度和双曲面极风发射的尘埃盘的内边缘。这是一致的高角分辨率红外和亚毫米观测的一些地方塞弗特活动星系核。风的强度和方向取决于爱丁顿比和尘埃团的柱密度，这与建议的辐射调节遮蔽模型的X射线遮蔽材料周围活动星系核。
2020-07-27 astro-ph.GA
Some Stars are Totally Metal: A New Mechanism Driving Dust Across Star-Forming Clouds, and Consequences for Planets, Stars, and Galaxies
中性气体中的尘埃颗粒表现为空气动力学颗粒，因此它们可以产生与气体密度波动无关的大的密度波动。具体而言，气体湍流可以驱动的数量级的“共振”波动的灰尘上的尺度，其中的气体停止/拖动时标是可比的湍流涡流周转时间。在这里，我们发现，对于足够大的分子云（半径>1-10 pc，质量>10^4 M_sun）中的大颗粒（尺寸>0.1微米，包含大部分颗粒质量），这个尺度变得比星前核的特征尺寸（音速长度）更大，因此尘气比的大波动会印在核上。因此，在大的星云中形成的星团和原恒星盘应该在大颗粒中优先发现的元素中表现出显着的丰度分布。这自然预测了碳增强型恒星的数量，在附近的疏散星团中观察到的某些极不寻常的恒星星族，并可能解释早期星系中的“紫外线上升”。它还将通过优先在原恒星盘中“播种”大型碳质或硅酸盐颗粒的增强，极大地改变原恒星盘中的行星形成。这种行为的相关阈值仅与云的密度和温度成比例，可以直接预测星爆和高红移星系中的星团。由于选择性排序的大小，这一过程不一定是可见的消光映射。我们还预测了丰度分布的形状--当这些波动发生时，一小部分核心实际上可能被注入了大约100倍于平均值的丰度，这样它们几乎是“全金属”（Z~1）！假设核心坍缩，这些完全金属的恒星将是罕见的（在发生这种情况的星团中为1/10 ^4），但代表了一个全新的恒星演化通道。
2014-11-12 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Self-gravitating razor-thin disks around black holes via multi-hole seeds
本文利用“位移、切割与反射”方法从多孔洞种子解构建 Schwarzschild 黑洞周围稳定、渐近平坦的反向旋转尘埃剃刀薄盘，并推广至带电情形。
2024-05-08 astro-ph.GA astro-ph.HE gr-qc
Non-stoichiometric amorphous magnesium-iron silicates in circumstellar dust shells. Dust growth in outflows from supergiants
我们研究了一组9个观测良好的大质量超巨星的富氧恒星外流的尘埃生长光学薄的尘埃壳。从他们的拱星尘埃壳的红外发射模型进行比较，以获得的基本参数，这些恒星的扩展信封中管理的尘埃形成的红外光谱。从比较研究中获得的结果也进行了比较与硅酸盐尘埃凝聚模型的预测完全基于实验室数据和基本的恒星性质。在6和25 μ之间的波长范围内的红外发射可以再现相当不错的混合物的非化学计量的含铁硅酸盐，氧化铝，和金属铁尘埃粒子的所有九个对象。从三个对象，亩Cep，RW Cyg，和RS每，所观察到的光谱，可以复制一个固定的和（基本上）球对称的流出，使直接比较从理论尘埃生长模型的预测。大量的硅酸盐尘埃生长的开始的温度是920 K的顺序和相应的流出速度的顺序的声速为这些对象。冷凝温度表明，硅酸盐尘埃生长在硅酸盐尘埃壳内部形成的尘埃颗粒上，温度高得多。我们的研究结果表明，关于恒星外流中尘埃形成的两个主要问题：（i）种子核的形成;（ii）它们向宏观尘埃颗粒的生长，我们逐渐接近于对第二项的定量理解。
2020-11-11 astro-ph.GA astro-ph.SR
The effect of radiation pressure on spatial distribution of dust inside HII regions
利用一维辐射流体动力学模拟研究了辐射压对H $_\mathrm{II}$区域内尘埃空间分布的影响，包括尘埃对光子的吸收和再发射.为了研究颗粒尺寸的影响，以及，我们引入了两个额外的流体组件描述大，小尘埃颗粒的模拟。尘埃和气体之间的相对速度强烈地依赖于拖曳力。我们包括碰撞阻力和库仑阻力。我们发现，在一个紧凑的H $_\mathrm{II}$区域，尘埃腔区是由辐射压力。由此产生的尘埃腔大小（约0.2 pc）与观测估计相当吻合。由于H $_\mathrm{II}$区域内的尘埃是强带电的，尘埃和气体之间的相对速度主要由库仑拖曳力决定。库仑拖曳力的强度比碰撞拖曳力的强度大2个数量级。此外，在大量的$10^5$ $M_{\odot}$云，我们发现，辐射压力的变化H $_\mathrm{II}$区域内的晶粒尺寸分布。由于大的（0.1 $\mathrm{μm}$）尘埃颗粒比小的（0.01 $\mathrm{μm}$）颗粒更有效地被加速，所以与初始的颗粒质量比相比，大颗粒与小颗粒的质量比减小了一个数量级。由此产生的尘埃大小分布取决于辐射源的光度。当辐射源较强时，由于尘埃粒子电荷较大，库仑拖曳力也较强，因此大、小粒子的偏析较弱。
2017-11-20 astro-ph.GA
SFUMATO#: A GPU-accelerated code for self-gravitational radiation hydrodynamics simulation with adaptive mesh refinement
Center for Computational Sciences, University of Tsukuba（筑波大学计算科学中心）；Faculty of Sustainability Studies, Hosei University（法政大学可持续研究学部）
本文提出了一种新的SFUMATO#代码，用于解决自引力辐射流体动力学问题，采用自适应网格细化（AMR）和CUDA/HIP编程框架，结合多网格求解器、辐射传输、非平衡化学、热演化和粒子方案，验证了非平衡化学和热求解器的准确性，并展示了多GPU执行和强标度性能。
2026-05-21 astro-ph.GA astro-ph.IM astro-ph.SR
Relativistic Gas Drag on Dust Grains and Implications
研究了以相对论速度运动的尘埃粒子在星际气体中所受的拖曳力，并探讨了其应用。首先，我们推导出一个新的解析公式的阻力在高能量，并发现它是显着减少相比，经典模型。其次，我们利用所得到的拖曳力计算了强辐射源（如超新星和活动星系核）对星际粒子的终极速度。我们发现，颗粒可以被加速到相对论速度非常明亮的活动星系核。然后，我们量化的减速相对论航天器提出的突破摄星倡议，由于气体阻力的相对论光帆。我们发现，航天器的减速是可以忽略不计的，因为在相对论速度的气体阻力的抑制，这表明光帆可能是开放的通信过程中的旅程，以$α$半人马座没有造成相当大的延迟。最后，我们表明，星际尘埃对相对论薄光帆的损害是一个微小的影响。
2017-09-12 astro-ph.GA astro-ph.HE
The fate of the interstellar medium in early-type galaxies. I. First direct measurement of the timescale of dust removal
淬灭恒星形成的一个重要方面是从星系中移除冷的星际介质（ISM;非电离气体和尘埃）。此外，尘埃颗粒可以在热的或湍流的介质中被破坏。采用的除尘时间尺度通常依赖于不确定的理论估计。追踪尘埃的清除是很棘手的，因为通常尘埃是由连续几代的恒星不断补充的。我们的目标是通过观测测量除尘的时间尺度。我们在这里探索一种方法来选择星系，确实有可检测到的尘埃和冷ISM量，但表现出低电流尘埃生产率。因此，尘埃和气体含量的任何减少都是这些星系年龄的函数，必须归因于ISM去除的过程。我们使用了赫歇尔在远红外线中检测到的星系样本，这些星系具有视觉上指定的早期形态或红色螺旋。我们还获得了JCMT/SCUBA-2的观察，其中五个。我们发现，随着年龄的增长，尘埃与恒星的质量比呈指数下降，我们将其解释为这些星系中尘埃去除的进化趋势。我们首次直接测量到这类星系的尘埃清除时标为τ =（2.5+-0.4）Gyr（对应的半衰期为（1.75+-0.25）Gyr）。这个量可以用在模型中，在模型中，它必须被假定为先验的，不能推导出来。任何在这些星系中移除尘埃的过程，例如尘埃颗粒的破坏，都不可能在较短的时间尺度上发生。这个时间尺度与模拟中发现的具有类似恒星质量的星系的淬火时间尺度相当。灰尘可能是内部的，而不是外部的。它要么是在过去由超新星直接形成的，要么是由SNe产生的种子形成的，ISM中的颗粒生长对尘埃质量的积累有很大的贡献。
2019-10-14 astro-ph.GA
Covering factor of the dust-driven broad-line region clouds
提出尘埃辐射压驱动宽线区云的FRADO模型，计算云的角分布与净覆盖因子，发现覆盖因子随云质量、吸积率和金属丰度增加而增大。
2024-01-09 astro-ph.GA
Probing the Physics of Dusty Outflows through Complex Organic Molecules in the Early Universe
使用JWST在红移4.601的热尘埃遮蔽星系中探测到蓝移的3.28 μm和3.4 μm尘埃吸收特征，证实中心类星体辐射压加速了极高速尘埃外流，为研究早期宇宙尘埃外流物理提供了新途径。
2025-10-10 astro-ph.GA
Dusty Cloud Acceleration with Multiband Radiation
我们进行二维和三维模拟冷，密集的云，这是加速辐射压力的尘埃相对于热，弥漫的背景气体。我们研究的相对有效性加速紫外线和红外辐射场，独立和同时作用于同一云。我们研究的云是光学薄的红外发射，但与不同的紫外光学深度。与以前的工作一致，我们发现相对有效的加速和长云生存时间时，红外波段通量占主导地位的紫外线通量。然而，当紫外线占主导地位或甚至占红外辐射通量的适度百分比（$\sim 5-10$ \%）时，它可以压缩云，首先压碎它，然后破坏外层。这促使含尘气体的外部区域与热扩散背景混合到大多数灰尘不太可能存活或保持与气体耦合的程度。因此，即使有效的红外冷却使大部分气体保持接近辐射平衡温度（$T \lesssim 100$ K），冷云也无法存活足够长的时间尺度以在破裂之前经历显著的加速。我们讨论了观测系统的影响，得出的结论是，辐射压力驱动是最有效的恒星形成区域的光被有效地再处理成红外线。
2020-04-16 astro-ph.GA
Gravitoviscous protoplanetary disks with a dust component. II. Spatial distribution and growth of dust in a clumpy disk
利用FEOSAD程序，以亚au分辨率数值研究了在剧烈引力不稳定和碎裂作用下，星团原行星盘中尘埃的空间分布和增长。对描述薄盘极限中自引力和粘性原行星盘演化的流体动力学方程进行了修改，以包括由两部分组成的尘埃成分：亚微米大小的尘埃和具有可变最大半径的生长尘埃。还考虑了小尘埃向大尘埃的转化、尘埃的生长、尘埃与气体的摩擦以及尘埃的自重。我们发现，磁盘的外观是显着的时间变化与螺旋臂，尘埃环，和团块，不断形成，发展和衰减。因此，总的尘埃-气体质量比是高度不均匀的整个磁盘的范围内，从典型的1：100的值显示出数量级的局部偏差。通过引力破碎形成的引力束缚团块具有明显偏离开普勒自转的速度模式。小的尘埃在团块内部被有效地转化为大的尘埃，最大半径达到几分米。与此同时，长大的尘埃向团块中心漂移，形成一个巨大的致密中心凝聚体（70-100 $M_\oplus$）。我们认为，原行星可能会形成在内部的向内迁移块之前，他们通过潮汐扭矩的作用分散。我们预测在几十个au的轨道距离的原行星的形成与初始质量的气体和尘埃在原行星种子在（0.25-1.6）$M_{\rm Jup}$和（1.0-5.5）$M_\oplus$的限制，分别。然而，原行星中气体和尘埃的最终质量可能要高得多，这是由于周围大量富含金属的盘/包层的吸积。
2019-09-03 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Seeds of Life in Space (SOLIS). III. Zooming into the methanol peak of the pre-stellar core L1544
在前星核L1544附近，甲醇（CH $_3$ OH）的辐射在核中心周围形成一个不对称的环，其中CH $_3$ OH主要以固体形式存在，在尘埃连续谱峰的东北方向有一个清晰的4000 au的峰。作为NOEMA大型项目SOLIS（太空生命种子）的一部分，CH $_3$ OH峰已被空间解析，以研究其运动学和物理结构，并调查局部增强背后的原因。我们发现，甲醇排放分布在一个脊平行于主轴的致密核心。中心速度增加约0.2 km s $^{-1}$，速度频散由亚音速向跨音速逐渐增大，速度场也呈现复杂结构。这可能是物质在核心上的缓慢堆积或两个细丝的相互作用的迹象，产生了缓慢的冲击。我们测量的旋转温度，并表明，甲醇是在当地的热力学平衡（LTE）仅接近尘埃峰，在那里它是显着耗尽。CH $_3$ OH柱密度，$N_{tot}({\rm CH_3OH})$，配置文件已被推导出与非LTE辐射转移建模，并与化学模型的静态核心。测得的$N_{tot}({\rm CH_3OH})$配置文件与模型预测一致，但总柱密度比模型预测的低一个数量级，这表明模型中采用的反应解吸或原子氢隧道效应的效率可能被高估;或者需要一个进化模型来更好地再现甲醇丰度。
2018-02-02 astro-ph.GA astro-ph.SR
Acceleration and clustering of cosmic dust in a gravoturbulent gas -- I. Numerical simulation of the nearly Jeans-unstable case
我们研究了星际尘埃粒子的动力学在中等高分辨率（$512^3$网格点）模拟强迫可压缩跨音速湍流，包括气体的自重。湍流是由随机压缩力引起的，它在时间上是δ相关的。通过考虑近Jeans不稳定的情况下，模拟的缩放是这样的，统计稳定状态没有任何不可逆的崩溃是获得，我们得到一个随机变化的潜力，作为第二个随机强迫。我们表明，在这种设置中，低惯性颗粒遵循气流和集群在统计稳态湍流的情况下，没有自重力的方式大致相同。然而，大的、高惯性的颗粒在自重存在的情况下被加速到高得多的平均速度。中等大小的颗粒也显示出聚集程度的增加。我们的结论是，自重力效应可以发挥重要的作用，聚集/凝聚的灰尘，即使在湍流系统，这是不是琼斯不稳定。特别是，大颗粒在星际介质中的碰撞率可能比以前的工作预测的要高得多。
2021-12-03 astro-ph.GA physics.flu-dyn
