超新星注入的尘埃能否解释年轻大质量星团中的近红外-中红外超量？

我们提出了一个基于物理过程的模型，该模型涉及超新星尘埃颗粒在被纳入年轻大质量星团内的热化介质时所经历的不同过程。该模型用于解释在此类星团中发现的近红外至中红外（NIR-MIR）超量，这种超量通常被模拟为温度约为(400-1000) K的黑体辐射。在我们的方法中，尘埃颗粒在核坍缩超新星的团块状抛射物中高效产生，在进入炽热且致密的星际介质时碎裂成小碎片（≲ 0.05 μm），并通过与电子的频繁碰撞及吸收高能光子而被加热。小尺寸的颗粒更容易获得产生相对于前景多环芳烃和星光的NIR-MIR超量所需的高温（~1000 K）。然而，年轻大质量星团内部的极端条件使得这些小颗粒难以在NIR-MIR波段持续显现，因为它们会被高效的热溅射摧毁。尽管如此，考虑到随着颗粒尺寸减小，它们对撞击离子变得越来越透明，其持续显现的可能性得以增加。对于单个超新星事件，我们发现，如果将所有颗粒纳入热化介质所需的时间更长，则NIR-MIR超量持续时间也更长，并且在某些情况下，该持续时间可与超新星爆发的特征间隔相比拟。我们的模型能够成功解释在M33星团中观测到的近红外超量（Relaño et al. 2016），前提是假设较低的加热效率和物质加载。在此情景下，NIR-MIR超量的存在是超新星中尘埃高效产生及其随后被摧毁的指示。