模型化包含星际介质冷相态的宇宙模拟中尘埃的演化与影响

尽管在质量上微不足道，尘埃颗粒在星际介质（ISM）的物理与观测中仍发挥着巨大的作用。然而，在大型宇宙模拟中对该ISM成分的显式建模仍寡不少有。本文我们提出了ISM中尘埃生命周期的模型，并将其耦合到即将推出的COLIBRE星系形成模型中，该模型显式模拟了冷ISM。我们跟踪6种不同的尘埃类型：包括碳和两种硅酸盐颗粒的3种化学物种，每种物种有2个尺寸箱。我们的尘埃模型考虑了来自恒星喷射物的尘埃种植、逐元素金属产量以及通过沉积生长、尘埃尺寸转移（碎裂和凝聚）以及通过热气溶解在ISM中尘埃的破坏。我们详细阐述了该模型的标定，特别是使用簇集因子来account for尘埃易于演化的分辨率不足的气体云。我们展示了一个在25^3 cMpc^3的宇宙体积中的fiducial运行，该运行与观测到的尘埃密度的宇宙演化，以及z=0星系尘埃质量函数和尘埃比例关系良好一致。我们指出了关于尘埃-气体比率作为金属丰度函数的观测数据集之间已知的张力;我们的模型偏好更高规范化的金属丰度标定器，这些标定器在质量>10^9 M_☉的星系中与观测值在0.1 dex内一致。我们将尘埃尺寸分布与当地星系的观测进行比较，发现我们的模拟表明小颗粒浓度更高，与更稀疏的ISM和温和-中性介质（WNM）相关联，这两种介质在提升H_2内容方面发挥关键作用。将这些结果和建模方法置于背景之下，我们为即将到来的洞察铺垫了基础，这些洞察将运用于COLIBRE模拟中的尘埃ISM。