We develop a cosmological model for the evolution of dust grains in galaxies with a distribution of sizes in order to understand the origin of the Milky Way dust extinction curve. Our model considers the formation of active dust in evolved stars, growth by accretion and coagulation, and destruction processes via shattering, sputtering, and astration in the ISM of galaxies over cosmic time. Our main results follow. Galaxies in our cosmological model with masses comparable to the Milky Way’s at z ∼ 0 exhibit a diverse range of extinction laws, though with slopes and bump strengths comparable to the range observed in the Galaxy. The progenitors of the Milky Way have steeper slopes, and only flatten to slopes comparable to the Galaxy at z ∼ 1. This owes to increased grain growth rates at late times/in high-metallicity environments driving up the ratio of large to small grains, with a secondary dependence on the graphite-to-silicate ratio evolution. The UV bump strengths depend primarily on the graphite-to-silicate ratio, and remain broadly constant in MW-like galaxies between z = 3 and z = 0, though show slight variability. Our models span comparable regions of bump-slope space as sightlines in the Galaxy do, though there is a lack of clear relationship between the model slopes and bump strengths owing to variations among galaxies in the graphite-to-silicate ratio. Our model provides a novel framework to study the origins and variations of dust extinction curves in galaxies over cosmic time.

中文翻译：

---

类银河系尘埃消光曲线的起源

为了了解银河系尘埃消光曲线的起源，我们开发了一个宇宙学模型，用于星系中尘埃颗粒的演化，并具有大小分布。我们的模型考虑了演化恒星中活性尘埃的形成、吸积和凝聚的生长，以及星系 ISM 在宇宙时间内通过破碎、溅射和星移的破坏过程。我们的主要结果如下。在我们的宇宙学模型中，在 z ∼ 0 处质量与银河系相当的星系表现出多种灭绝规律，尽管其斜率和颠簸强度与在银河系中观察到的范围相当。银河系的前身拥有更陡峭的斜坡，并且仅在 z ∼ 1 处变平到与银河系相当的斜坡。这是由于后期/在高金属性环境中增加的晶粒生长速率推动了大晶粒与小晶粒的比率，其次是石墨与硅酸盐比率的演变。UV 凸点强度主要取决于石墨与硅酸盐的比例，并且在 z = 3 和 z = 0 之间的 MW 类星系中保持大致恒定，尽管显示出轻微的变化。我们的模型跨越了与银河系中的视线相当的凹凸斜率空间区域，尽管由于星系之间石墨与硅酸盐比率的变化，模型斜率和凹凸强度之间缺乏明确的关系。我们的模型提供了一个新的框架来研究星系中尘埃消光曲线在宇宙时间内的起源和变化。次要依赖于石墨与硅酸盐的比例演变。UV 凸点强度主要取决于石墨与硅酸盐的比例，并且在 z = 3 和 z = 0 之间的 MW 类星系中保持大致恒定，尽管显示出轻微的变化。我们的模型跨越了与银河系中的视线相当的凹凸坡空间区域，尽管由于星系之间石墨与硅酸盐比率的变化，模型坡度和凹凸强度之间缺乏明确的关系。我们的模型提供了一个新的框架来研究星系中尘埃消光曲线在宇宙时间内的起源和变化。次要依赖于石墨与硅酸盐的比例演变。UV 凸点强度主要取决于石墨与硅酸盐的比例，并且在 z = 3 和 z = 0 之间的 MW 类星系中保持大致恒定，尽管显示出轻微的变化。我们的模型跨越了与银河系中的视线相当的凹凸坡空间区域，尽管由于星系之间石墨与硅酸盐比率的变化，模型坡度和凹凸强度之间缺乏明确的关系。我们的模型提供了一个新的框架来研究星系中尘埃消光曲线在宇宙时间内的起源和变化。我们的模型跨越了与银河系中的视线相当的凹凸坡空间区域，尽管由于星系之间石墨与硅酸盐比率的变化，模型坡度和凹凸强度之间缺乏明确的关系。我们的模型提供了一个新的框架来研究星系中尘埃消光曲线在宇宙时间内的起源和变化。我们的模型跨越了与银河系中的视线相当的凹凸坡空间区域，尽管由于星系之间石墨与硅酸盐比率的变化，模型坡度和凹凸强度之间缺乏明确的关系。我们的模型提供了一个新的框架来研究星系中尘埃消光曲线在宇宙时间内的起源和变化。