多球体多晶石棉状石墨簇的吸光计算——与2175 Å峰的比较及严格解与离散偶极子近似方法之间的比较

空间中的某些尘埃颗粒预计呈现为单个颗粒的簇状结构。这些簇的形貌可能呈现分形或致密结构。本文研究了由接触的相同半径的球体构成的致密与分形多晶石棉状石墨簇的光散射。我们比较了三种计算簇在0.1至100微米波长范围内吸光的通用方法，即严格解方法（Gerardy & Ausloos 1982）和两种离散偶极子近似方法——MarCODES（Markel 1998）和DDSCAT（Draine & Flatau 1994）。我们考虑了N=4、7、8、27、32、49、108和343个半径为10 nm或50 nm的颗粒，排列成三种不同的几何结构：开放式分形（维数D=1.77）、简单立方和面心立方。严格解显示，对于N<50且颗粒半径为10 nm的分形簇，其吸光在2%的精度内位于观测到的星际吸光峰值(~4.6 μm⁻¹)附近；随着簇的尺寸减小，其峰值位置越接近该值。相比之下，致密簇的吸光峰值距离4.6 μm⁻¹超过4%。在短波长(0.1-0.5 μm)时，所有方法均表明，分形簇的吸光与非分形簇显然不同。在波长>5 μm时，严格解表明，分形簇与致密簇的吸光 magnitude 相近。由于计算限制，仅能对较小的簇获得完全收敛的严格解结果，但我们发现两种离散偶极子近似方法都高估了较小分形簇的计算吸光。