尘埃演化对CO和H$_2$丰度的影响

CO-to-H$_2$转换因子($X_\mathrm{CO}$)已知与金属丰度($Z$)相关。与金属丰度相关的尘埃丰度通过解离光子的尘埃屏蔽和尘埃表面H$_2$形成造成了这种相关性。本文中，我们研究尘埃-气体比与金属丰度关系($\mathcal{D}$–$Z$关系)如何影响“分子”云中H$_2$和CO的丰度(以及$X_\mathrm{CO}$)。对于$\mathcal{D}$–$Z$关系，我们采用之前工作中发展的尘埃演化模型，该模型不仅处理星系中尘埃丰度的演化，还处理尘埃粒径。解离光子的屏蔽和尘埃上的H$_2$形成与尘埃丰度和粒径一致地求解。结果，我们的模型预测了与观测数据一致的$X_\mathrm{CO}$金属丰度依赖性。在推动尘埃演化的各种过程中，吸积导致的晶粒增长对$X_\mathrm{CO}$–$Z$关系影响最大。其他过程也对$X_\mathrm{CO}$–$Z$关系有些影响，但相比于在CO可被探测的金属丰度范围($Z\gtrsim 0.1$ Z$_\odot$)内观测数据的散布，其效应是次要的。我们还发现恒星抛射中的尘埃凝聚在低金属丰度($\lesssim 0.1$ Z$_\odot$)下对H$_2$丰度有显著影响，这与阻尼莱曼$\alpha$系统和近邻矮星系相关，并且H$_2$形成率的粒径依赖性也很重要。