Dust properties of Lyman-break galaxies in cosmological simulations
Dust properties of Lyman-break galaxies in cosmological simulations
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宇宙学模拟中莱曼断裂星系的尘埃特性
DOI：
10.1093/mnras/stu169
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发表时间：
2014
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
J.-H.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Yajima;H.;Nagamine;K.;Thompson;R.;Choi;J.-H.
最近的观测表明，在高红移星系中存在尘埃，然而，尘埃的性质仍然是未知的。在这里，我们提出了理论上的限制尘埃性质的莱曼break星系（LBG）atz= 3的后处理宇宙学光滑粒子流体动力学模拟与辐射传输计算。在我们的模拟中，我们使用单个气体粒子的金属丰度信息计算了2800个暗物质晕中的尘埃消光。我们只使用静止帧紫外（UV）星等M1700 < −20等的明亮星系，并研究尘埃的大小，尘埃与金属的质量比和尘埃成分。通过计算得到的E（B）波段的色余值与观测值的比较，我们对典型的尘埃颗粒尺寸进行了约束，并指出最适合的尘埃颗粒尺寸为10.05 μm，这与II型超新星理论尘埃模型的结果一致。我们的模拟与尘埃消光效应可以自然地再现所观察到的静止帧UV光度函数的LBG atz= 3，而无需假设一个特设常数消光值。此外，为了重现观测到的平均E（B−V），我们发现尘埃与金属的质量比需要与本地星系的质量比相似，并且石墨尘埃占主导地位或至少占据尘埃质量的一半。
Recent observations have indicated the existence of dust in high-redshift galaxies, however, the dust properties in them are still unknown. Here we present theoretical constraints on dust properties in Lyman-break galaxies (LBGs) atz= 3 by post-processing a cosmological smoothed particle hydrodynamics simulation with radiative transfer calculations. We calculate the dust extinction in 2800 dark matter haloes using the metallicity information of individual gas particles in our simulation. We use only bright galaxies with rest-frame ultraviolet (UV) magnitudeM1700< −20 mag, and study the dust size, dust-to-metal mass ratio, and dust composition. From the comparison of calculated colour excess betweenBandVband [i.e.E(B−V)] and the observations, we constrain the typical dust size, and show that the best-fitting dust grain size is ∼ 0.05 μm, which is consistent with the results of theoretical dust models for Type II supernova. Our simulation with the dust extinction effect can naturally reproduce the observed rest-frame UV luminosity function of LBGs atz= 3 without assuming an ad hoc constant extinction value. In addition, in order to reproduce the observed meanE(B−V), we find that the dust-to-metal mass ratio needs to be similar to that of the local galaxies, and that the graphite dust is dominant or at least occupy half of dust mass.
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