HYACINTH：面向星际介质的氢和碳化学

目标。我们提出了新的子网格模型 HYACINTH——HYACINTH（HYDROGEN AND CARBON chemistry in the INTerstellar medium in Hydro simulations），用于在星系形成的宇宙模拟中计算 ${\rm H_2}$ 及其碳基迹象物（即 ${\rm CO}$、${\rm C}$ 和 ${\rm C^+}$）的非平衡丰度。方法。该模型利用变量概率分布函数（PDF）来处理模拟中未解析的密度结构，并结合温度-密度关系。模型包含针对分子云中氢和碳化学的简化化学网络，能够轻松集成到大规模模拟中，并对计算开销影响最小。作为示例，我们将 HYACINTH应用于红移 $z \sim 2.5$ 的模拟星系，并将结果丰度与观测结果进行比较。结果。HYACINTH 的化学预测在不同金属丰度下均与高分辨率分子云模拟结果基本一致。通过对星系模拟进行后处理，HYACINTH 成功复现了 ${\rm H\,I}-{\rm H_2}$ 随氢柱密度 $N_{\rm H}$ 的转换，适用于 both 太阳系类似和大魁星系类似条件。柱密度图显示，${\rm CO}$ 位于 ${\rm H_2}$ 分布峰值处，而原子碳则更广泛地描绘 ${\rm H_2}$ 的整个体积。在后处理星系中，基于柱密度图和不同气体物种的面积密度轮廓，我们发现 ${\rm C^+}$ 的面积密度在约 $\sim 10$ kpc 处保持相当高的水平，而其他成分则表现出更集中于中心的浓度。这与一些在高红移观测中发现的扩展 $[\rm C\,II]$ 辐射类似。