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北京天文馆研究人员利用Spitzer光谱数据研究并完善中红外消光规律

发布时间:2024年07月17日

浩瀚宇宙中,除了大家熟知的恒星和星系,其实还分布着许多弥散的气体和尘埃,它们弥漫在恒星和星系之间,与星光相互作用,通过散射或吸收,削弱星光,是我们观测宇宙的“拦路虎”。天文上把这种星际气体和尘埃对星光的削弱作用称为星际消光。研究明白这种消光效应,并改正由它们带来的星光减弱,才能看清楚恒星和星系的本质。星际消光从紫外到红外全波段存在,光学波段是望远镜观测最多也是目前消光研究相对最完善的部分。尘埃是星际消光的主要贡献者,硅酸盐尘埃是星际尘埃的主要成分之一。由于硅酸盐分子Si-O键和O-Si-O键的拉伸和扭曲振动,不定型硅酸盐尘埃会在9.7微米和18微米附近产生两个非常明显的光谱吸收或发射特征。硅酸盐尘埃消光特征所在的5-30微米的中红外波段,消光研究相对较少,之前的研究样本也较少,一般只有十几颗恒星源,而且不同研究者基于不同数据给出的消光规律也不一致,存在一定争议。

北京天文馆助理研究员邵珍珍和北京师范大学姜碧沩教授合作,利用Spitzer太空望远镜5-38微米的红外光谱数据,研究了49颗恒星视线方向上弥散星际介质中硅酸盐尘埃的消光,并给出了5-30微米范围内中红外波动完整的消光规律,是对全波段消光规律很好的补充和完善。在5-8微米范围内,星际消光较平稳,且明显高于Rv=3.1的尘埃模型预测的结果,与Rv=5.5的尘埃模型结果比较一致。9.7微米和18微米特征的峰值在9.2~9.8和18~22微米之间波动。

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图1.硅酸盐尘埃的消光曲线及与其它工作和模型的对比

硅酸盐9.7微米处的消光和近红外色余E(J-KS)大致呈正相关,随着E(J-KS)的增大,硅酸盐消光τ9.7也线性增加,但当E(J-KS)>4,它们的线性增速就发生变化,随着E(J-KS)增加,τ9.7增长明显变慢,这可能与晚型星周围存在星周尘埃有关。这一变化,在之前的研究中很少被注意到。建议未来做硅酸盐消光研究,在样本选择时就需要考虑剔除可能存在星周尘埃的样本,以减少星周尘埃的影响。该研究结果已发表在美国天体物理杂志期刊(The Astrophysical Journal),论文链接:https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/ad1dd8

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图2. 硅酸盐消光τ9.7随色余E(J-KS)的变化


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