银河系星际介质中铁与硅酸盐尘埃的生长:来自元素消耗的线索

难熔元素的星际丰度表明其从气相中大量消耗,且消耗随气体密度增加而增强。我们近期基于巨分子云(GMCs)生命周期流体动力学模拟的尘埃演化模型证明,观测到的 [Si$_{gas}$/H] 趋势是由冷弥漫星际介质(ISM)中吸积导致的尘埃生长与超新星(SN)激波的高效破坏共同驱动的(Zhukovska et al. 2016)。借助尘埃演化的解析模型,我们证明即使对恒星的尘埃注入作乐观假设且不考虑 SNe 对颗粒的破坏,若没有 ISM 中的生长,也不可能匹配观测到的 [Si$_{gas}$/H]$-n_H$ 关係。我们将先前针对硅酸盐所发展框架推广到包含铁颗粒的演化,并解决一个长期难题:“星际铁在何处?” 模型重现了暖中性介质中 Fe 比 Si 高得多的消耗:模型中 70% 的星际铁被锁在硅酸盐颗粒的包裹体中,从而免受 SN 激波的溅射。若剩余被消耗的铁存在于尺寸为 1-10nm 的金属铁纳米颗粒群体中,则观测到的 [Fe$_{gas}$/H]$-n_H$ 关係的斜率可被重现。由于库仑聚焦增强的碰撞率对硅酸盐和铁尘埃模型都十分重要,才能匹配消耗与密度关係的观测斜率以及高密度下的消耗幅度。