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消光Extinction)是天文學觀測者用來描述被觀測的天體發射的电磁辐射被路途中的物質(氣體塵埃吸收散射的过程。對地面的觀測者而言,消光來自於星際物質(ISM)和地球大氣層,它也可能來自於被觀測天體周圍的星周尘。大氣層的消光在一些波段(X射線紫外線紅外線)上非常強烈,必須進入太空才能觀測。在可見光的波段上,由于较短的波长被吸收散射更加严重,藍色遠比紅色被稀釋的強烈,結果是天體會比預期的偏紅,星際消光也會使天體紅化 (不要與紅移混淆)。

一般特徵编辑

就廣義來說,星際消光對波長的影響是越短的波長消光越嚴重。一般用R(V)描述消光的大小,參數R(V)等於A(V)/E(B-V)和A(V),而E(B-V)为B波段和V波段的色余,其值为观测色指数减去内禀色指数

 

在我們的銀河系,從紫外線到近紅外線(0.125至3.5微米)的消光特征在參數R(V)的描繪下已經非常准確。[1][2][3]

R(V) 与平均尘埃尺寸有很大关系,不同的星系不同,對我們的銀河系,R(V)的典型數字是3.1。[4]

總消光,A(V),和的總量(每一平方公分截面的氣柱)之間的關係,給出了氣體和塵埃與消光的關係。從紅化的恆星紫外光譜和銀暈對X射線散射的研究,得到的關係如下:

 

並已經被證實。[5][6][7]

監測天體來測量消光编辑

要測量一顆恆星的消光曲線,必須將他的光譜與一顆光譜類似且不受消光影響(沒有紅化)的恆星做比較。[8] 也可以使用理論的光譜來取代真實觀測的比較光譜,但這是不常用的。在發射星雲的情況中,通常是比較不受星雲的溫度密度影響的兩條發射譜線受到影響的比率。例如,H-αH-β的發射比率,在大多數條件範圍內的星雲總是在2.85的數值上,因此比率不在2.85的幾乎一定是受到消光的影響,消光的量也就可以被計算出來了。

2175 Å的特征编辑

在銀河系內許多被觀測的消光曲線都有一個突出的特點,在大約2175Å有较宽的突出,正好在電磁波頻譜紫外線波段內。這個特徵在1960年代首度被觀測到[9][10],但是它的來源始終未被好好的瞭解,有好幾個模型提出這種爆沸來自於石墨的顆粒和PAH(多环芳香烃)分子的混合物。研究星際塵埃粒子(IDP)插入的星際間顆粒的觀測,辨識存在於顆粒中載體的特徵,提出是有機碳和無定型的硅酸鹽。[11]

其他星系的消光曲線编辑

 
圖中顯示的是銀河系(MW)、大麥哲倫星系(LMC2、LMC)、和小麥哲倫的平均消光曲線[12]。區線的繪製對比於波長的倒數以強調紫外線的部分。

標準消光曲線的形式取決於ISM的構成,會隨著星系的不同而改變。在本星系群,測量得最好的曲線是銀河系小麥哲倫星系(SMC)和大麥哲倫星系(LMC)。在LMC,在紫外線區的消光曲線有意味深長的特徵變化與微弱的2175 Å的爆沸,和在LMC2超級殼層(接近劍魚座30的星爆區域)有比在別處看見的LMC氦銀河系更強的紫外消光。 [13][14]

大氣消光编辑

大氣消光的點隨高度角而變化。天文觀測場所一般都能非常精準的描繪當地的消光曲線,使觀測能做有效的改正。不過,大氣對許多波長是完全不透明的,這就必須利用人造衛星來進行觀測。 大氣消光有三種主要的成分:氣體分子的瑞利散射懸浮微粒的散射和分子的吸收。分子吸收通常被稱為大氣吸收,是由地球自身造成的。最主要的大氣吸收源就是氧分子臭氧,在近紫外線造成強烈的吸收;還有紅外線的強烈吸收。 相當數量的大氣消光與物體的高度有關,在天頂的量最小,而在接近地平的量最大。它是以標準的大氣消光曲線與觀測期間平均氣團的乘積來計算的。


參考資料编辑

  1. ^ Cardelli, Jason A.; Clayton, Geoffrey C. and Mathis, John S. The relationship between infrared, optical, and ultraviolet extinction. Astrophysical Journal. 1989, 345: 245–256. doi:10.1086/167900. 
  2. ^ Valencic, Lynne A.; Clayton, Geoffrey C. and Gordon, Karl D. Ultraviolet Extinction Properties in the Milky Way. Astrophysical Journal. 2004, 616: 912–924. doi:10.1086/424922. 
  3. ^ Mathis, John S.; Cardelli, Jason A. Deviations of interstellar extinctions from the mean R-dependent extinction law. Astrophysical Journal. 1992, 398: 610–620. doi:10.1086/171886. 
  4. ^ Schultz, G. V.; Wiemer, W. Interstellar reddening and IR-excess of O and B stars. Astronomy and Astrophysics. 1975, 43: 133–139. 
  5. ^ Bohlin, Ralph C.; Blair D. Savage; J. F. Drake. A survey of interstellar H I from L-alpha absorption measurements. II. Astrophysical Journal. 1978, 224: 132–142. 
  6. ^ Diplas, Athanassios; Blair D. Savage. An IUE survey of interstellar H I LY alpha absorption. 2: Interpretations. Astrophysical Journal. 1994, 427: 274–287. 
  7. ^ Predehl, P.; Schmitt, J. H. M. M. X-raying the interstellar medium: ROSAT observations of dust scattering halos. Astronomy and Astrophysics. 1995, 293: 889–905. 
  8. ^ Cardelli, Jason A.; Sembach, Kenneth R. and Mathis, John S. The quantitative assessment of UV extinction derived from IUE data of giants and supergiants. Astronomical Joldokasfjiqiwnjrifj quiwrjui2wka. 1992,. 1041023.15642032113532 (5): 1916–1929. ISSN 0004-6256. 
  9. ^ Stecher, Theodore P. Interstellar Extinction in the Ultraviolet. Astrophysical Journal. 1965, 142: 1683. 
  10. ^ Stecher, Theodore P. Interstellar Extinction in the Ultraviolet. II. Astrophysical Journal. 1969, 157: L125. 
  11. ^ Bradley, John; 等. An Astronomical 2175 Å Feature in Interplanetary Dust Particles. Science. 2005, 307: 244–247. 
  12. ^ 引用错误:没有为名为mw_lmc_smc_comp的参考文献提供内容
  13. ^ Fitzpatrick, Edward L. An average interstellar extinction curve for the Large Magellanic Cloud. Astronomical Journal. 1986, 92: 1068–1073. doi:10.1086/114237. 
  14. ^ Misselt, Karl A.; Geoffrey C. Clayton; Karl D. Gordon. A Reanalysis of the Ultraviolet Extinction from Interstellar Dust in the Large Magellanic Cloud. Astrophysical Journal. 1999, 515: 128–139. doi:10.1086/307010. 

一般參考文章编辑

  1. Binney, J. and Merrifield, M., 1998, Galactic Astronomy, Princeton University Press
  2. Howarth I.D. (1983), LMC and galactic extinction, Royal Astronomical Society, Monthly Notices, vol. 203, Apr. 1983, p. 301-304.
  3. King D.L. (1985), Atmospheric Extinction at the Roque de los Muchachos Observatory, La Palma, RGO/La Palma technical note 31
  4. Rouleau F., Henning T., Stognienko R. (1997), Constraints on the properties of the 2175Å interstellar feature carrier, Astronomy and Astrophysics, v.322, p.633-645