Population III 超新星作为尘埃工厂 I --- 分子形成与混合/回流作用于射出物中

近期观测发现即便在遥远星系中，碳化颗粒也呈现出谱系特征。我们开发了最先进的尘埃合成代码，通过自洽求解超新星（SN）射出物中分子与尘埃形成过程，考虑到不同层次中各种元素均以不同形式存在。以 25 太阳质量的前身星和 10^{52} erg 的爆炸能为参数，我们进行以下四项测试计算以探讨输入物理对结果的影响。（i）当考虑分子形成时，本模型可产生质量为 8.45×10^{-2} 太阳质量的碳化尘埃。（ii）若所有可用碳和硅最初均被分别耗尽形成 CO 和 SiO 分子，则碳尘埃质量可能被低估约 40%。在这两套模型中生成 0.07 太阳质量的 56Ni 且不进行混合回流时，来自氧富层中形成的大量硅酸盐（0.260 太阳质量）也被抛射出去，可能掩盖碳化尘埃的谱系特征。随后我们考虑混合-回流过程，以在银河系中观察到的 C 正常和 C 增强型超低金属星的元素丰度比例得到再现。（iii）在前者中，碳化尘埃与硅酸盐尘埃的质量比仍较小（约 0.3）。然而（iv）在后者（即所谓的“微弱超新星”），尽管碳尘埃质量不变（6.78×10^{-2} 太阳质量），硅酸盐质量显著降低（9.98×10^{-3} 太阳质量）。因此，我们得出结论：微弱超新星可在早期宇宙中作为重要的碳化尘埃工厂。