分子云中尘埃与气体根本不同的动力学

我们研究了湍流分子云 (MCs) 中大尘埃颗粒的行为。在主要中性区域，尘埃颗粒作为气动粒子运动，不一定随气体运动。因此，我们首次直接模拟了典型 MCs 中高度超音速、磁流体动力学湍流下气动颗粒的行为。我们表明，在这些条件下，尺寸 a >0.01 微米的颗粒在局部尘埃-气体比上表现出剧烈（超过约 1000 倍）的涨落（意味着丰度、尘埃冷却率和动力学的大的小尺度变化）。尘埃可形成高度纤维状结构（将在尘埃发射和消光中观测到），其可以比气体纤维的特征宽度薄得多。有时，尘埃和气体纤维甚至不在同一位置。尘埃的“成团因子”（对尘埃增长/凝聚/碎裂至关重要）在理想尺寸范围内可达 ~100。尘埃成团在尺度 ~0.2pc*(a/micron)*(100 cm^-3/n_gas) 附近最大，并在更大尺度上被“平均掉”。然而，由于密度在超音速湍流中变化很大，这些涨落的尺度动态范围（以及有趣的颗粒尺寸）比亚音速情况宽得多。我们的结果适用于几乎所有尺寸和密度的 MCs，但我们指出洛伦兹力和其他物理（此处忽略）可能在某些区域改变它们。我们讨论了其对恒星形成、尘埃增长与破坏以及基于尘埃的 MCs 观测的潜在巨大影响。