星际介质中通过凝聚与碎裂演化的尘埃孔隙率

星际尘埃颗粒的性质，如粒径分布和颗粒孔隙率，受到星际处理的影響，特别是分别在致密和弥漫星际介质（ISM）中发生的凝聚和碎裂。本文中，我们建立并计算了通过碎裂和凝聚过程的粒径分布与颗粒孔隙率的演化。对于凝聚，我们根据碰撞能量处理颗粒演化。碎裂被视为形成小而致密碎片的一种机制。这些过程之间的平衡由致密气体质量分数 $\eta_\mathrm{dense}$ 决定，它确定了相对于碎裂的凝聚时间占比。我们发现，碎裂提供小颗粒与凝聚从碎裂颗粒形成多孔颗粒之间的相互作用，在产生和维持孔隙率方面具有根本重要性。孔隙率在颗粒半径 $a\sim 0.1~\mu$m 附近上升至 0.7–0.9（或填充因子 0.3–0.1）。我们还发现，在 $\eta_\mathrm{dense}=0.1$ 的情况下（碎裂极高效而凝聚较弱），孔隙率显著增强凝聚，形成填充因子低于 0.1 的蓬松亚微米颗粒。对于无定形碳，孔隙率在所有波长使消光增强 10–20%，对于硅酸盐则在紫外波长增强消光。若考虑孔隙率，硅酸盐的消光曲线形状变得更陡。我们得出结论：碎裂与凝聚之间的相互作用对于在星际介质中产生多孔颗粒至关重要，且由此产生的孔隙率会影响粒径分布和消光曲线。