早期宇宙星系中尘埃的起源与演化 I. 星暴星系中尘埃演化的建模

我们开发了一个数值星系化学演化模型。该模型的构建方式使得可以研究广泛参数的影响。它考虑了恒星演化模型的结果、不同类型核心坍缩超新星之间的区分以及质量范围在 3-8 M☉ 的 AGB 星的贡献。我们考虑了所有源基于寿命的产率向星际介质的注入，以及星际介质中超新星激波导致的尘埃破坏。我们确定了尘埃质量、尘埃-气体质量比和尘埃-金属质量比以及星系其他物理性质的时间演化，并研究了它们对星系质量、初始质量函数、尘埃生产效率以及星际介质中尘埃破坏的依赖性。尘埃的数量和星系的物理性质强烈依赖于可用的初始气体质量。总体而言，虽然产生的尘埃总量随星系质量增加而增加，但具体结果取决于超新星尘埃生产效率、初始质量函数和星际介质中尘埃破坏的强度。对于偏向更高恒星质量的初始质量函数，尘埃质量更高，尽管这些初始质量函数受星际介质中尘埃破坏的影响更强。对初始质量函数的敏感性随着星系质量的减小而增加。超新星主要负责早期阶段（< 200 Myr）的显著尘埃增丰。发现以 AGB 星为主要贡献的尘埃生产不足以在星暴发生后 400 Myr 内解释超过 10^8 M☉ 的尘埃质量。我们发现初始气体质量在 1-5 × 10^11 M☉ 之间的星系质量足够大，能够产生 >10^8 M☉ 的尘埃质量。我们偏好的情景以超新星尘埃生产为主，结合顶部偏重的初始质量函数和星际介质中适度的尘埃破坏。