模拟星系的尘埃含量：成功与失败

我们使用动网格代码 AREPO 进行全体积宇宙学模拟，以研究尘埃与星系的共同演化。我们扩展了 AREPO 中的尘埃模型以包含尘埃颗粒的热溅射，并研究了尘埃质量函数的演化、星际介质之外的尘埃宇宙分布，以及尘埃与恒星质量比对星系性质的依赖关系。模拟的尘埃质量函数可以用 Schechter 拟合很好地描述，并且在 $z = 0$ 时最接近观测结果。在星等 $17 < i < 21$ 的星系周围距离 $10 \, \text{Mpc}$ 范围内，投影尘埃面密度的径向缩放与斯隆数字巡天数据中看到的相似，尽管归一化较低。在 $z = 0$ 时，预测的尘埃密度 $\Omega_\text{dust} \approx 1.3 \times 10^{-6}$ 处于低红移观测中看到的 $\Omega_\text{dust}$ 值范围内。我们发现，对于位于恒星形成主序上的星系，尘埃与恒星质量比与恒星质量呈负相关。此外，我们估计了模拟星系的 $850 \, \mu\text{m}$ 数密度函数，并分析了 $z = 0$ 时尘埃与恒星流量比和质量比之间的关系。在高红移下，我们的模型未能产生足够多的富尘埃星系，且这种矛盾并未通过采用顶重初始质量函数而得到缓解。我们未能捕捉到 $z = 2$ 到 $z = 0$ 之间 $\Omega_\text{dust}$ 的下降，这表明更强烈依赖于恒星形成的尘埃产生机制可能有助于产生在宇宙恒星形成峰值附近观测到的富尘埃星系数量。