水冰：温度依赖的折射率及其天体物理意义

星际冰主要由冻结的水组成。推导 H$_2$O 冰的基本参数（如吸收和不透明度散射）十分重要，而这需要精确的复折射率。本工作的主要目标是基于精确的 H$_2$O 冰复折射率推导冰晶不透明度，并评估其对空间中冰柱密度和孔隙率推导的影响。我们使用 \texttt{optool} 代码，基于新的 H$_2$O 冰中红外复折射率测量值来推导冰晶不透明度。接着，我们在 \texttt{RADMC-3D} 代码中使用这些不透明度，对含有 H$_2$O 冰的原恒星包层进行辐射转移模拟，用以计算水冰柱密度。我们发现，30~K 下 H$_2$O 冰在中红外的实折射率比文献中先前报道的低约 14%。这直接影响从嵌入原恒星模拟中推导出的冰柱密度。我们发现冰孔隙率在冰晶不透明度中起着重要作用，且 H$_2$O 扭转振动模可用作约束孔隙率水平的诊断工具。最后，本文给出的折射率使我们能够基于 3~$\mu$m 波段估计 18~$\mu$m 的晶粒尺寸探测极限，而 6~$\mu$m 波段可示踪大于 20~$\mu$m 的晶粒尺寸。基于使用新中红外折射率的辐射转移模拟，我们得出结论：H$_2$O 冰比先前估计吸收更多红外光。这意味着 3 和 6~$\mu$m 波段在尺寸大于 10~$\mu$m 的冰晶中仍可探测。最后，我们提出除常规用于此目的的 OH 悬键外，H$_2$O 冰扭转带也可作为约束星际冰孔隙率水平的诊断工具。