Interstellär absorption

Interstellär absorption , eller interstellär dämpning (även interstellär (galaktisk) utsläckning , från latin  exstinctio-  extinction [1] ), är absorption och spridning av elektromagnetisk strålning av materia som befinner sig i det interstellära rymden [2] . För stjärnor i Vintergatans skiva är utdöendet i V-bandet ungefär 1,8 m per kiloparsek [3] .

Historik

Interstellär utrotning påverkan på stjärnornas färg (interstellär rodnad) observerades under lång tid, men var inte på något sätt associerad med interstellär utrotning och galaktiskt damm. Vasily Struve [4] noterade manifestationer av interstellär utrotning 1847 , och Robert Julius Trumpler beskrev detta fenomen 1930 [5] [6] .

Egenskaper

Interstellär absorption uppstår på grund av att dammpartiklar som ligger på siktlinjen absorberar en del av ljuset och återutsänder det i andra riktningen. I genomsnitt är dammpartiklarnas diameter från 0,1 till 1 mikron [7] .

Eftersom interstellärt stoft huvudsakligen finns i galaxens plan, är det i det (när det observeras i det synliga området) som utsläckningen når de nämnda 1,8 m per kiloparsek (detta värde kallas även specifik absorption). Detta gör observationer av andra galaxer nära Vintergatans plan mycket svåra, och denna region kallas zonen för undvikande . Endast ett litet antal galaxer har upptäckts i den, till exempel Dwingeloo 1 , som endast observerades i radio- och infrarödområdet , där absorptionen är svagare [8] . Som jämförelse, i riktningen mot den galaktiska polen, är den interstellära absorptionen (inte specifik, men total) endast 0,15 m [7] .

Interstellär utrotning är mest uttalad i riktning mot mitten av vår galax. De centrala delarna av galaxen ligger på ett avstånd av 8 kiloparsecs från jorden, men det synliga ljuset som kommer från dem upplever absorption med mer än 30 m . Med andra ord, inte mer än en foton av en biljon [9] når en observatör på jorden .

Våglängdsberoende av absorption

Interstellärt damm absorberar ljus olika vid olika våglängder. Generellt gäller att ju längre ljusets våglängd är, desto svagare absorberas det - detta fenomen kallas selektiv absorption. Selektiv absorption förklaras av det faktum att ett dammkorn kan absorbera ljus med en våglängd som är mindre än eller lika med storleken på dammkornet. Det vill säga, ju längre våglängd ljuset har, desto färre dammpartiklar kan absorbera det, och vice versa. Beräkningar visar att specifik absorption är omvänt proportionell mot våglängden [10] , men i praktiken, i intervallet från 3700 Å (nära ultraviolett ) till 48000 Å (mellan infrarött), är den specifika absorptionen proportionell mot våglängden till kraften av - 1,85 [7] .

Absorptionens våglängdsberoende kan också uttryckas som där AV  är absorptionsvärdet och E B−V är  förändringen i färgindex B−V . Det kallas också färgöverskott:

I genomsnitt är det dimensionslösa värdet RV 3,1-3,2 . Följaktligen är färgöverskottet för ett föremål på ett avstånd av 1 kpc 0,6 m . Men för vissa områden på himlen kan RV ta värden från 2 till 5. Detta värde i sig är av stor betydelse för stjärnastronomi: släckningsvärdet kan inte mätas direkt, men släckningskorrigeringen är nödvändig för att bestämma avståndet till stjärnan. Men genom att känna till färgöverskottet kan man bestämma absorptionsvärdet [7] [11] .

Således, på grund av interstellär utrotning, blir föremål inte bara mörkare, utan också rödare. Detta fenomen kallas " interstellär rodnad av ljus " [10] .

Det ska inte förväxlas med begreppet rödförskjutning , som har en helt annan natur och manifestationer: till exempel ändras inte våglängden för monokrom strålning på grund av interstellär rodnad, men den ändras på grund av rödförskjutning [12] .

Vid vissa våglängder är absorptionen särskilt stark. Till exempel är ett absorptionsband med en våglängd på 9,7 μm känt, vilket tros vara orsakat av dammpartiklar som består av magnesiumsilikater: Mg 2 SiO 4 och MgSiC 3 . I det ultravioletta området observeras en bred topp med ett maximum vid en våglängd på 2175 Å och en bandbredd på 480 Å, upptäckt redan på 1960 -talet [13] [14] [15] . Dess exakta orsaker är inte helt klarlagda, men det föreslås att det orsakas av en blandning av grafit och PAH [16] . Totalt är mer än 40 diffusa absorptionsband kända [7] .

Absorption i andra galaxer

Våglängdsabsorptionsfunktionerna kan skilja sig åt för olika galaxer, eftersom funktionens form i sin tur beror på sammansättningen av det interstellära mediet . De studeras bäst för Vintergatan och dess två satelliter: de stora och små magellanska molnen .

I det stora magellanska molnet (LMC) beter sig olika regioner olika. I Tarantelnebulosan , där stjärnbildning sker, absorberas ultraviolett strålning starkare än i andra regioner av LMC och vår galax, men vid en våglängd på 2175 Å tvärtom försvagas den [18] [19] . I det lilla magellanska molnet (LMC) finns det inget hopp vid 2175 Å, men ökningen av absorptionen med minskande våglängd i det ultravioletta området är mycket snabb, och den överstiger märkbart den i både Vintergatan och LMC [20] [ 21] [22] .

Dessa data gör det möjligt att bedöma sammansättningen av det interstellära mediet i dessa galaxer. Före dessa upptäckter var allt som var känt att utsläckningsvärdena i genomsnitt skilde sig åt, och man trodde att detta orsakades av olika mängder tunga element: metalliciteten hos LMO är 40% av metalliciteten hos Milky Way, och metalliciteten hos MMO är 10%. Men när mer exakta data erhölls började hypoteser utvecklas om att absorberande dammkorn uppstår under stjärnbildning, och ju mer aktivt det är, desto starkare absorberas [17] [23] [24] .

Anteckningar

  1. ↑ Extinction - artikel från Great Soviet Encyclopedia . L. N. Kapersky. 
  2. ↑ Surdin V.G. Interstellär absorption av ljus . Astronet . Astronet . Hämtad 17 april 2020. Arkiverad från originalet 17 februari 2020.
  3. ↑ Whittet DCB- damm i den galaktiska miljön . — 2:a. - CRC Press , 2003. - S. 10. - (Series in Astronomy and Astrophysics). — ISBN 0750306246 .
  4. ↑ Struve, FGW 1847, St. Petersburg: Tips. Acad. Imper., 1847; IV, 165 sid.; i 8.; DCCC.4.211 Etudes d'Astronomie Stellaire : Sur la voie lactee et sur la distance des etoiles fixes
  5. ↑ Trumpler, RJ Preliminära resultat om avstånd, dimensioner och rymdfördelning av öppna stjärnhopar  //  Lick Observatory Bulletin: journal. - 1930. - Vol. 14 , nr. 420 . - S. 154-188 . - .
  6. ↑ Karttunen, Hannu. Grundläggande astronomi . — Nätbibliotek för fysik och astronomi. - Springer, 2003. - S.  289 . - ISBN 978-3-540-00179-9 .
  7. ↑ 1 2 3 4 5 Kononovich E.V., Moroz V.I. Allmän kurs i astronomi. — 2:a, rättad. - URSS, 2004. - S. 449-451. — 544 sid. — ISBN 5-354-00866-2 .
  8. ↑ Kraan-Korteweg, RC; Lån, AJ; Burton, WB; Lahav, O.; Ferguson, H.C.; Henning, P.A.; Lynden-Bell, D. Upptäckt av en närliggande spiralgalax bakom Vintergatan  //  Nature : journal. - 1994. - Vol. 372 , nr. 6501 . — S. 77 . - doi : 10.1038/372077a0 . — .
  9. ↑ Schlegel, David J.; Finkbeiner, Douglas P; Davis, MarcKartor över infraröd emission av damm för användning vid uppskattning av rodnad och kosmisk mikrovågsbakgrundsstrålning Förgrunder  //  The Astrophysical Journal  : journal. - IOP Publishing , 1998. - Vol. 500 , nej. 2 . - s. 525-553 . - doi : 10.1086/305772 . - . - arXiv : astro-ph/9710327 .
  10. ↑ 1 2 Föreläsning 6. Absorption av ljus i galaxen . Astronet . Astronet . Hämtad 18 april 2020. Arkiverad från originalet 19 februari 2020.
  11. ↑ Schultz, GV; Wimer, W. Interstellär rodnad och IR-överskott av O- och B-stjärnor  (engelska)  // Astronomy and Astrophysics  : journal. - 1975. - Vol. 43 . - S. 133-139 . - .
  12. ↑ Se Binney och Merrifeld, avsnitt 3.7 (1998, ISBN 978-0-691-02565-0 ), Carroll och Ostlie, avsnitt 12.1 (2007, ISBN 978-0-8053-0402-2 ), Kutner ( 20037, ISBN 8, ISBN -0-521-52927-3 ) för tillämpningar inom astronomi.
  13. ↑ N.V. Voshchinnikov. Interstellär absorption (av ljus) . Astronet . Astronet . Hämtad 17 april 2020. Arkiverad från originalet 17 februari 2020.
  14. ↑ Stecher, Theodore P. Interstellar Extinction in the Ultraviolet  //  The Astrophysical Journal  : journal. - IOP Publishing , 1965. - Vol. 142 . — S. 1683 . - doi : 10.1086/148462 . - .
  15. ↑ Stecher, Theodore P. Interstellär utrotning i ultraviolett ljus. II  (engelska)  // The Astrophysical Journal  : journal. - IOP Publishing , 1969. - Vol. 157 . — P.L125 . - doi : 10.1086/180400 . - .
  16. ↑ Bradley, John; Dai, ZR; Ernie, R; Browning, N; Graham, G; Weber, P; Smith, J; Hutcheon, I; Ishii, H. An Astronomical 2175 Å Feature in Interplanetary Dust Particles  //  Science : journal. - 2005. - Vol. 307 , nr. 5707 . - S. 244-247 . - doi : 10.1126/science.1106717 . - . — PMID 15653501 .
  17. ↑ 1 2 Gordon, Karl D.; Geoffrey C. Clayton; Karl A Misselt; Arlo U. Landolt; Michael J. WolffEn kvantitativ jämförelse av det lilla magellanska molnet, det stora magellanska molnet och Vintergatans ultravioletta till nära-infraröda utsläckningskurvor  //  The Astrophysical Journal  : journal. - IOP Publishing , 2003. - Vol. 594 , nr. 1 . - s. 279-293 . - doi : 10.1086/376774 . - . - arXiv : astro-ph/0305257 .
  18. ↑ Fitzpatrick, Edward L.En genomsnittlig interstellär utsläckningskurva för det stora magellanska molnet  (engelska)  // Astronomical Journal  : journal. - 1986. - Vol. 92 . - P. 1068-1073 . - doi : 10.1086/114237 . - .
  19. ↑ Misselt, Karl A.; Geoffrey C. Clayton; Karl D GordonA Reanalysis of the Ultraviolet Extinction from Interstellar Dust in the Large Magellanic Cloud  //  The Astrophysical Journal  : journal. - IOP Publishing , 1999. - Vol. 515 , nr. 1 . - S. 128-139 . - doi : 10.1086/307010 . - . — arXiv : astro-ph/9811036 .
  20. ↑ Lequeux, J.; Maurice, E.; Prevot-Burnichon, ML; Prevot, L.; Rocca-Volmerange, B.SK 143 - en SMC-stjärna med en ultraviolett interstellär utrotning av galaktisk typ  // Astronomy and Astrophysics  : journal . - 1982. - Vol. 113 . - P. L15–L17 . - .
  21. ↑ Prevot, M.L.; Lequeux, J.; Prevot, L.; Maurice, E.; Rocca-Volmerange, B. Den typiska interstellära utrotningen i det lilla magellanska molnet  // Astronomy and Astrophysics  : journal . - 1984. - Vol. 132 . - s. 389-392 . - .
  22. ↑ Gordon, Karl D.; Geoffrey C. ClaytonStarburst-like Dust Extinction in the Small Magellanic Cloud  //  The Astrophysical Journal  : journal. - IOP Publishing , 1998. - Vol. 500 , nej. 2 . - s. 816-824 . - doi : 10.1086/305774 . - . - arXiv : astro-ph/9802003 .
  23. ↑ Calzetti, Daniela; Anne L. Kinney; Thaisa Storchi-BergmannDust extinction of the stellar continua in starburst galaxes: the ultraviolet and optical extinction law  (engelska)  // The Astrophysical Journal  : journal. - IOP Publishing , 1994. - Vol. 429 . - s. 582-601 . - doi : 10.1086/174346 . - .
  24. ↑ Gordon, Karl D.; Daniela Calzetti; Adolf N. WittDust in Starburst Galaxies  (engelska)  // The Astrophysical Journal  : journal. - IOP Publishing , 1997. - Vol. 487 , nr. 2 . - s. 625-635 . - doi : 10.1086/304654 . - . - arXiv : astro-ph/9705043 .

Litteratur

Länkar