MARC

 008260126s2025        us                              c    eng  d
■001000017358774
■00520260202104750
■006m          o    d                
■007cr#unu||||||||
■020    ▼a9798290655475
■035    ▼a(MiAaPQ)AAI32151327
■035    ▼a(MiAaPQ)Caltech17238
■040    ▼aMiAaPQ▼cMiAaPQ
■0820  ▼a523
■1001  ▼aSoliman,  Nadine  Hany.
■24510▼aDust  in  Astrophysical  Systems:  Impacts  on  Dynamics,  Plasma  Physics,  and  Thermochemistry
■260    ▼a[Sl]▼bCalifornia  Institute  of  Technology▼c2025
■260  1▼aAnn  Arbor▼bProQuest  Dissertations  &  Theses▼c2025
■300    ▼a207  p
■500    ▼aSource:  Dissertations  Abstracts  International,  Volume:  87-01,  Section:  B.
■500    ▼aAdvisor:  Hopkins,  Philip  F.
■5021  ▼aThesis  (Ph.D.)--California  Institute  of  Technology,  2025.
■520    ▼aThe  role  of  astrophysical  dust  is  often  simplified  in  models  of  galaxy  and  star  formation,  where  it  is  typically  treated  as  passively  tracing  the  gas.  However,  dust  actively  influences  the  dynamics,  thermodynamics,  and  observable  properties  of  diverse  environments.  This  thesis  explores  how  explicitly  modeling  dust  grain  dynamics  and  their  interactions  with  gas,  radiation,  and  electromagnetic  fields  alters  the  behavior  of  three  key  astrophysical  regimes:  active  galactic  nuclei  (AGN),  star-forming  giant  molecular  clouds  (GMCs),  and  the  early  Universe.Radiation  pressure  on  dust  is  widely  regarded  as  a  driver  of  large-scale  outflows  in  AGN,  though  the  dynamics  of  this  interaction  remain  poorly  constrained.  Using  radiation-dust-magnetohydrodynamic  (RDMHD)  simulations,  we  show  that  radiation  efficiently  drives  supersonic,  dust-laden  outflows,  which  are  unstable  to  resonant  drag  instabilities  (RDIs).  These  instabilities  generate  turbulence  and  restructure  the  dust  into  clumpy,  anisotropic  forms,  accounting  for  the  torus's  patchiness  and  producing  time-variable  reprocessed  emission  in  the  infrared  and  optical.In  GMCs,  dust  dynamics  play  a  crucial  role  in  shaping  both  the  chemistry  and  thermodynamics  of  the  gas.  Leveraging  the  STARFORGE  framework  with  live  dust  dynamics  and  non-equilibrium  thermochemistry,  we  show  that  stellar  radiation  redistributes  dust,  reducing  dust  accretion  during  the  main  mass  growth  phases  and  leading  to  substantial  abundance  variations  among  co-natal  stars.  Statistically,  these  variations  align  with  observational  data,  providing  an  alternative  mechanism  for  driving  abundance  fluctuations  in  co-natal  stars,  beyond  interpretations  focused  solely  on  post-formation  processes  like  planet  accretion.  We  find  that,  for  a  fixed  dust  mass,  grain  size  variations  significantly  affect  the  thermodynamics,  influencing  local  opacity,  radiative  transport,  thermal  balance,  and  ionization  structure,  thereby  suppressing  SFE  by  up  to  an  order  of  magnitude.Finally,  we  introduce  a  novel  mechanism  for  magnetogenesis  in  the  early  Universe  via  radiatively  accelerated,  charged  dust  grains.  This  "dust  battery"  takes  advantage  of  the  large  stopping  lengths  of  dust  grains  to  produce  significant  charge  separation  over  large  distances,  thereby  driving  electric  fields  and  seeding  magnetic  fields.  Unlike  conventional  mechanisms  (e.g.,  Biermann  battery,  Weibel  instability),  which  rely  on  short-range  electron-ion  separation,  this  process  operates  efficiently  and  generates  magnetic  fields  several  orders  of  magnitude  stronger  than  those  produced  by  traditional  mechanisms.  We  derive  the  underlying  theory,  develop  a  Magnetohydrodynamic-Particle-In-Cell  (MHD-PIC)  model,  and  a  sub-grid  model  suitable  for  implementation  in  cosmological  contexts.These  insights  underscore  the  importance  of  incorporating  dust  dynamics  into  astrophysical  models  to  enhance  our  understanding  of  the  formation  and  evolution  of  galaxies,  stars,  and  the  interstellar  medium.
■590    ▼aSchool  code:  0037.
■650  4▼aAstrophysics
■650  4▼aStar  &  galaxy  formation
■650  4▼aWind
■650  4▼aMagnetic  fields
■650  4▼aCosmic  rays
■650  4▼aStars  &  galaxies
■650  4▼aDust
■650  4▼aAccretion  disks
■650  4▼aGrain  size
■650  4▼aMorphology
■650  4▼aRadiation
■650  4▼aAtoms  &  subatomic  particles
■650  4▼aExtinction
■690    ▼a0287
■690    ▼a0596
■71020▼aCalifornia  Institute  of  Technology▼bPhysics,  Mathematics  and  Astronomy.
■7730  ▼tDissertations  Abstracts  International▼g87-01B.
■790    ▼a0037
■791    ▼aPh.D.
■792    ▼a2025
■793    ▼aEnglish
■85640▼uhttp://www.riss.kr/pdu/ddodLink.do?id=T17358774▼nKERIS▼z이  자료의  원문은  한국교육학술정보원에서  제공합니다.

미리보기

내보내기

chatGPT토론

Ai 추천 관련 도서