利用耦合尘埃动力学与辐射转移模拟猎户座中的涟漪

鉴于最近在猎户座星云中直接探测到开尔文-亥姆霍兹不稳定性形成的证据，我们通过数值模拟 H$_{II}$ 区与分子云相互作用处的剪切流驱动气体和尘埃动力学，扩展了先前的建模工作。我们旨在将模拟结果直接与红外观测进行对比。方法：为了数值模拟开尔文-亥姆霍兹不稳定性的起始及完全非线性发展，我们采用为解释观测而提出的设置，并将其调整为包含气体与尘埃动力学的全三维流体动力学模拟。利用 MPI-AMRVAC 代码的气体+尘埃模块，采用了尺寸在 5-250 nm 之间的尘埃颗粒分布，其中尘埃物种由若干无压尘埃流体表示。模型的演化被追踪至非线性阶段深处。这些模拟的输出随后用作 SKIRT 尘埃辐射转移代码的输入，以获得演化若干阶段的红外图像，从而可与观测比较。结果：我们确认在所提设置中能够发展出三维开尔文-亥姆霍兹不稳定性，且尘埃的加入不会抑制该不稳定性的形成。开尔文-亥姆霍兹波状结构在线性阶段末期形成，对这些波状结构的合成观测显示出与红外观测惊人的相似性。指出高密度尘埃区优先聚集在波状结构的侧翼。为了与观测到的开尔文-亥姆霍兹涟漪相符，背景辐射、波状结构与观测者之间假定的几何关系被视作至关重要。