Bụi giữa các vì sao và sự suy giảm ánh sáng

Các hạt rắn nhỏ phân tán trong không gian giữa các vì sao hấp thụ và tán xạ ánh sáng sao, làm mờ và đỏ các vật thể ở xa, đồng thời định hình thành phần hóa học của khí.

Definition

Bụi giữa các vì sao bao gồm các hạt rắn có kích thước micron trở xuống, được cấu tạo từ vật liệu silicat và cacbon, trộn lẫn với khí giữa các vì sao; sự suy giảm ánh sáng là hiện tượng ánh sáng sao bị mờ và đỏ đi do sự hấp thụ và tán xạ bởi các hạt này.

Scope

Chủ đề này bao gồm thành phần và sự phân bố kích thước của các hạt bụi giữa các vì sao, sự phụ thuộc bước sóng của sự suy giảm và đỏ hóa, các đặc điểm suy giảm nổi bật và dải phát xạ, vai trò của bụi trong việc làm nóng và làm mát cũng như trong việc xúc tác hình thành phân tử, và các phương pháp được sử dụng để hiệu chỉnh các quan sát đối với bụi.

Core questions

• Các hạt bụi giữa các vì sao được cấu tạo từ gì và chúng có kích thước như thế nào?
• Sự suy giảm ánh sáng thay đổi như thế nào theo bước sóng, và hiện tượng đỏ hóa là gì?
• Những đặc điểm quang phổ và phát xạ nào tiết lộ bản chất của bụi?
• Các nhà thiên văn học hiệu chỉnh các quan sát đối với sự suy giảm ánh sáng do bụi như thế nào?

Key theories

Phân bố kích thước hạt

Mô hình MRN cổ điển mô tả các hạt giữa các vì sao dưới dạng phân bố luật lũy thừa của kích thước silicat và graphit, tái tạo sự suy giảm ánh sáng quan sát được trên các bước sóng.

Đường cong suy giảm ánh sáng

Sự suy giảm ánh sáng tăng lên theo hướng bước sóng ngắn hơn và cho thấy một đỉnh nổi bật trong vùng tử ngoại, và hình dạng của nó có thể được tham số hóa bằng một đại lượng duy nhất, cung cấp các hiệu chỉnh tiêu chuẩn cho hiện tượng đỏ hóa.

Bụi như một chất xúc tác hóa học

Bề mặt hạt cho phép các phản ứng, quan trọng nhất là sự hình thành hydro phân tử, mà không thể diễn ra hiệu quả trong pha khí, làm cho bụi trở thành trung tâm của hóa học giữa các vì sao.

Clinical relevance

Sự suy giảm ánh sáng phải được hiệu chỉnh trong hầu hết mọi quan sát về các ngôi sao và thiên hà; hiện tượng đỏ hóa do bụi gây ra vừa làm phức tạp vừa hỗ trợ các phép đo khoảng cách và đỏ hóa; và các hạt bụi thúc đẩy các phản ứng hóa học hình thành các phân tử và cuối cùng là các hành tinh.

History

Robert Trumpler đã chứng minh sự hấp thụ giữa các vì sao vào năm 1930 bằng cách ghi nhận rằng các cụm sao ở xa xuất hiện quá mờ và đỏ. Mô hình kích thước hạt MRN năm 1977 và tham số hóa suy giảm ánh sáng của Cardelli, Clayton, và Mathis năm 1989 đã trở thành các công cụ tiêu chuẩn, được tinh chỉnh bằng quang phổ hồng ngoại và tử ngoại của các đặc điểm bụi.

Key figures

• Bruce Draine
• John Mathis
• Jason Cardelli
• Geoffrey Clayton

Seminal works

• mathis1977
• cardelli1989
• draine2003

Frequently asked questions

Tại sao bụi giữa các vì sao làm cho các ngôi sao trông đỏ hơn?

Bụi tán xạ và hấp thụ ánh sáng xanh mạnh hơn ánh sáng đỏ, do đó ánh sáng sao đi qua bụi mất đi một phần lớn hơn thành phần màu xanh của nó. Ánh sáng truyền qua do đó vừa mờ hơn vừa dịch chuyển về phía đỏ, một hiệu ứng được gọi là đỏ hóa.

Bụi giữa các vì sao được cấu tạo từ gì?

Nó chủ yếu bao gồm các hạt siêu nhỏ của khoáng chất silicat và vật liệu giàu cacbon, với nhiều kích thước khác nhau. Các hạt này hình thành trong dòng chảy ra từ các ngôi sao đã tiến hóa và siêu tân tinh, sau đó phân tán vào môi trường giữa các vì sao.