结合辐射转移、非平衡热化学与尘埃的星系星际介质模拟

我们提出一个新颖框架，以自洽地模拟星系星际介质（ISM）中辐射场、尘埃物理与分子化学（H$_2$）的效应。该模型将最先进的辐射流体力学模块与非平衡热化学模块相结合，后者考虑与真实尘埃形成和破坏模型耦合的 H$_2$，全部集成于新恒星反馈框架 SMUGGLE 中。我们在高分辨率孤立银河系（MW）模拟上测试了该模型。我们表明年轻恒星的光致加热使恒星反馈更高效，但在如 MW 这样的低气体面密度星系中该效应相当有限。然而，ISM 的多相结构高度依赖于星际辐射场的强度。我们也能够预测 H$_2$ 的分布，使我们无需校准即可匹配分子 Kennicutt-Schmidt（KS）关系。我们显示尘埃分布是气体密度、温度和电离态的复杂函数，无法由文献中常用的简单标度关系再现。我们的模型只有考虑年老恒星族的辐射时才能匹配观测到的尘埃温度分布，意味着这些恒星对 ISM 中尘埃加热有不可忽略的贡献。我们最先进的模型非常适于进行下一代宇宙学星系形成模拟，其将能预测星系的广泛分辨（$\sim 10$ pc）性质。