化学演化模型：伽马射线暴宿主星系识别与宇宙尘埃预测

我们利用不同形态星系的化学演化模型，追踪 H、He、C、N、O、$\alpha$-元素、Ni、Fe、Zn 的丰度演化并包含尘埃演化，从而研究了一些伽马射线暴 (GRB) 宿主星系的性质。通过将预测结果与丰度数据进行比较，我们得以约束 GRB 宿主星系的性质和年龄。我们还计算了理论宇宙尘埃产生率，其中包括恒星尘埃产生、吸积和销毁过程，并基于纯光度演化和强数密度演化两种假设。我们提出，三个 GRB 宿主星系中的一个是在形成过程中被捕获的大质量原球状星系，而另外两个的情况则更为不确定，尽管其中一个可能是球状星系，另一个可能是旋涡星系。我们估算了宿主星系的化学年龄，其范围从 15 到 320 Myr。关于宇宙单位体积内的有效宇宙尘埃产生率，我们的结果表明：在纯光度演化情形下，存在第一个峰值位于红移 $z=8$ 至 $9$ 之间，另一个位于 $z\sim 5$；而在强数密度演化情形下，该比率从 $z=10$ 到 $z\sim 2$ 略有增加，随后下降至 $z=0$。最后，我们发现当前的总宇宙尘埃质量密度为：在纯光度演化情形下 $\Omega_{dust} \sim 3.5\cdot 10^{-5}$，而在数密度演化情形下 $\Omega_{dust} \sim 7\cdot 10^{-5}$。