008240612s2023      us  |||||||||||||||c||eng  d
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■020    ▼a9798380140485
■035    ▼a(MiAaPQ)AAI30568842
■040    ▼aMiAaPQ▼cMiAaPQ
■0820  ▼a523
■1001  ▼aEsmerian,  Clarke  Jarett.▼0(orcid)0000-0003-4575-4845
■24510▼aModeling  Dust  Production,  Growth,  and  Destruction  in  Reionization-Era  Galaxies▼h[electronic  resource]
■260    ▼a[S.l.]:▼bThe  University  of  Chicago.  ▼c2023
■260  1▼aAnn  Arbor  :▼bProQuest  Dissertations  &  Theses,  ▼c2023
■300    ▼a1  online  resource(143  p.)
■500    ▼aSource:  Dissertations  Abstracts  International,  Volume:  85-02,  Section:  B.
■500    ▼aAdvisor:  Gnedin,  Nickolay  Y.
■5021  ▼aThesis  (Ph.D.)--The  University  of  Chicago,  2023.
■506    ▼aThis  item  must  not  be  sold  to  any  third  party  vendors.
■520    ▼aWe  introduce  a  model  for  the  explicit  evolution  of  interstellar  dust  in  a  cosmological  galaxy  formation  simulation.  We  post-process  a  simulation  from  the  Cosmic  Reionization  on  Computers  project  integrating  an  ordinary  differential  equation  for  the  evolution  of  the  dust-to-gas  ratio  along  path  lines  in  the  simulation  sampled  with  a  tracer  particle  technique.  This  model  incorporates  the  effects  of  dust  grain  production  in  asymptotic  giant  branch  star  (AGB)  winds  and  supernovae  (SN),  grain  growth  due  to  the  accretion  of  heavy  elements  from  the  gas  phase  of  the  interstellar  medium  (ISM),  and  grain  destruction  due  to  thermal  sputtering  in  the  high  temperature  gas  of  supernova  remnants  (SNRs).  A  main  conclusion  of  our  analysis  is  the  importance  of  a  carefully  chosen  dust  destruction  model,  for  which  different  reasonable  parameterizations  can  predict  very  different  values  at  the  ∼  100  pc  resolution  of  our  simulations.  We  first  test  this  dust  model  on  the  most  massive  galaxy  in  a  10h-1  co-moving  megaparsec  (Mpc)  box,  for  which  we  find  that  the  total  predicted  dust  mass  is  somewhat  sensitive  to  parameter  choices  for  the  dust  model,  especially  the  timescale  for  grain  growth  due  to  accretion  in  the  ISM.To  test  whether  dust-dependent  observable  quantities  of  galaxies  at  these  epochs  could  be  useful  for  placing  constraints  on  dust  physics,  we  then  apply  the  model  to  a  suite  of  11  simulated  galaxies  with  stellar  masses  from  ∼  105  −  109M⊙  in  the  first  1.2  billion  years  of  the  universe  to  make  predictions  for  the  dust  content  of  high-redshift  galaxies.  We  explore  9  different  sets  of  dust  model  parameters,  forward  modelling  observable  properties  of  high-redshift  galaxies  to  compare  to  data.  We  find  that  we  are  unable  to  simultaneously  match  existing  observational  constraints  with  any  one  set  of  model  parameters.  Specifically,  the  models  which  predict  the  largest  dust  masses  D/Z  ≳  0.1  at  z  =  5  -  because  of  high  assumed  production  yields  and/or  efficient  growth  via  accretion  in  the  ISM  -  are  preferred  by  constraints  on  total  dust  mass  and  IR  luminosities,  but  these  models  produce  far  too  much  extinction  in  the  UV,  preventing  them  from  matching  observations  of  βUV.To  investigate  this  discrepancy,  we  analyze  the  relative  spatial  distribution  of  stars  and  dust  as  probed  by  infrared  (IR)  and  ultraviolet  (UV)  emission.  We  find  that  all  models  predict  significant  dust  attenuation  in  the  central  region  of  the  galaxy,  resulting  in  a  ringlike  morphology  for  the  UV  emission.  Since  IR  emission  peaks  in  the  center  of  the  galaxy,  there  are  ∼  kpc-scale  offsets  between  the  points  of  maximal  UV  and  IR  surface  brightness  when  "observed"  with  infinite  resolution,  but  degrading  image  resolution  to  be  similar  to  existing  observational  capabilities  results  in  no  offset  between  peak  brightness  in  UV  and  IR.  While  existing  observations  only  probe  galaxies  brighter  in  the  UV  than  the  most  massive  in  our  sample,  they  do  exhibit  much  larger  offsets  that  are  suggestive  of  more  complicated  morphologies.  Our  results  therefore  provide  strong  motivation  for  the  development  of  a  dust  model  such  as  the  one  presented  in  this  dissertation  in  higher-resolution  simulations  of  galaxy  formation  which  more  realistically  reproduce  the  dynamics  of  the  reionization-era  ISM. 
■590    ▼aSchool  code:  0330.
■650  4▼aAstrophysics.
■650  4▼aComputational  physics.
■650  4▼aTheoretical  physics.
■650  4▼aAstronomy.
■653    ▼aCosmic  dust
■653    ▼aCosmic  reionization
■653    ▼aCosmology
■653    ▼aGalaxy  formation
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■653    ▼aNumerical  simulation
■690    ▼a0596
■690    ▼a0216
■690    ▼a0753
■690    ▼a0606
■71020▼aThe  University  of  Chicago▼bAstronomy  and  Astrophysics.
■7730  ▼tDissertations  Abstracts  International▼g85-02B.
■773    ▼tDissertation  Abstract  International
■790    ▼a0330
■791    ▼aPh.D.
■792    ▼a2023
■793    ▼aEnglish
■85640▼uhttp://www.riss.kr/pdu/ddodLink.do?id=T16933986▼nKERIS▼z이  자료의  원문은  한국교육학술정보원에서  제공합니다.
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