具有解析星际介质的星系模拟中尘埃与化学的共同演化

邻近的矮不规则星系是研究低金属丰度下星际介质（ISM）的理想实验室，这种低金属丰度环境预计在詹姆斯·韦伯太空望远镜正在观测的极高红移星系中很常见。我们首次展示了对一个孤立的低金属丰度（$0.1~Z_\odot$）矮星系进行的高分辨率（$\sim 0.2$~pc）流体动力学模拟，该模拟耦合了随时间演化的化学反应网络和一个尘埃演化模型，其中尘埃通过各种过程在局部产生和破坏。为了精确模拟一氧化碳（CO），我们使用包含分子氢（H$_2$）随时间变化效应的详细化学反应网络对模拟进行了后处理。我们的模型成功地再现了观测到的恒星形成率和CO(1-0)光度（$L_{\rm CO}$）。我们发现，要再现观测到的$L_{\rm CO}$，需要在稠密气体中进行尘埃生长，否则CO将被完全光解离。相比之下，H$_2$的丰度极小且对尘埃生长不敏感，导致CO-to-H$_2$转换因子仅略高于银河系的值，尽管金属丰度很低。因此，如果采用依赖于金属丰度的CO-to-H$_2$转换因子，观测上推断出的尘埃-气体比会被低估。在稠密气体中新产生的尘埃通过超新星反馈与ISM混合，而未被溅射过程完全破坏，这导致星系外流中的尘埃含量比ISM高20% - 50%，为星系际尘埃提供了一个可能的来源。