双尺寸近似：一种处理星系中尘埃粒径分布演化的简单方法

星系中尘埃粒径分布演化的完整计算通常计算量繁重。本文提出一个星系尘埃富集的简单模型，通过施加“双尺寸近似”简化处理粒径分布；即所有尘埃颗粒种群由小颗粒（粒径 a < 0.03 微米）和大颗粒（a > 0.03 微米）表示。我们在模型中考虑了来自恒星抛射物的尘埃供应、超新星激波中的破坏、吸积导致的尘埃增长、凝聚导致的颗粒增长以及碎裂导致的颗粒破裂，并考虑了这些过程如何作用于小颗粒和大颗粒。我们表明，这一简单框架重现了完整粒径分布计算中发现的主要特征，如下所述。尘埃富集始于恒星提供的大颗粒。在被称为吸积临界金属丰度的金属丰度水平下，由碎裂形成的小颗粒丰度变得足够大，从而通过吸积迅速增加颗粒丰度。与该时期相关，小颗粒与大颗粒的质量比达到最大值。此后，该比值收敛至由碎裂与凝聚之间的平衡所确定的值，而尘埃与金属丰度比则由吸积与激波破坏之间的平衡确定。通过 Monte Carlo 模拟，我们证明了模型的简单性在预测统计性质方面具有优势。我们还展示了其在预测消光曲线等观测尘埃性质方面的一些应用。