星际尘埃与消光

弥散在星际空间中的微小固体颗粒吸收和散射星光，使遥远天体变暗变红，并影响气体的化学组成。

Definition

星际尘埃由与星际气体混合的微米及更小的硅酸盐和碳质固体颗粒组成；消光是这些颗粒对星光吸收和散射引起的星光变暗和红化现象。

Scope

本主题涵盖星际尘埃颗粒的组成和尺寸分布、消光和红化的波长依赖性、显著的消光特征和发射谱带、尘埃在加热、冷却和催化分子形成中的作用，以及用于校正尘埃观测的方法。

Core questions

• 星际尘埃颗粒由什么组成，它们的尺寸范围是多少？
• 消光如何随波长变化，什么是红化？
• 哪些光谱特征和发射揭示了尘埃的性质？
• 天文学家如何校正尘埃消光对观测的影响？

Key theories

颗粒尺寸分布

经典的MRN模型将星际颗粒描述为硅酸盐和石墨尺寸的幂律分布，再现了观测到的跨波长消光现象。

消光曲线

消光随波长缩短而增加，并显示出显著的紫外隆起，其形状可以通过一个单一的量进行参数化，为红化提供了标准化的校正方法。

尘埃作为化学催化剂

颗粒表面促成了在气相中无法有效进行的反应，最重要的是分子氢的形成，这使得尘埃成为星际化学的核心。

Clinical relevance

在几乎所有对恒星和星系的观测中都必须对消光进行校正，它产生的尘埃红化既使距离和红化测量复杂化，也使其成为可能，并且尘埃颗粒驱动着形成分子并最终形成行星的化学过程。

History

罗伯特·特鲁普勒（Robert Trumpler）在1930年通过观察到遥远的星团显得过暗和红化，证明了星际吸收的存在。1977年的MRN颗粒尺寸模型和1989年的卡德利、克莱顿和马西斯消光参数化方法成为标准工具，并通过尘埃特征的红外和紫外光谱学得到了完善。

Key figures

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

Seminal works

• mathis1977
• cardelli1989
• draine2003

Frequently asked questions

为什么星际尘埃会使恒星看起来更红？

尘埃对蓝光的散射和吸收比对红光更强，因此穿过尘埃的星光会按比例损失更多的蓝色成分。因此，透射光既变暗又向红色偏移，这种效应称为红化。

星际尘埃由什么组成？

它主要由硅酸盐矿物和富碳物质的微观颗粒组成，尺寸范围广泛。这些颗粒在演化恒星和超新星的流出物中形成，并分散到星际介质中。