星际气体之谜

星系中除了恒星,还有一个重要的组成部分就是恒星间的星际介质。星际介质又叫星际物质,包括气体、尘埃、磁场、宇宙线等。天文学家们最先关注的就是无处不在的星际气体。     

为什么恒星形成的研究仍处于唯象阶段？

天文学家经过长期的研究发现,恒星形成与星系的重要组成成分——星际介质有着密切关系。星际介质（interstellar medium）,顾名思义,是指恒星问弥漫的各种物质,主要是由大量的气体和尘埃组成。它们一般都非常稀薄,弥散在星际空间中。     

河外星际尘埃辐射对微波背景辐射的影响

本文借助于观测到的大、小麦哲伦云的星际尘埃辐射，估计总星系内的“冷”星际尘埃热再辐射对宇宙微波背景辐射的影响．结果表明：总星系内的星际“冷”尘埃的热辐射所形成的背景辐射对微波背景辐射的扰动强烈地依赖于宇宙减速因子和“冷”尘埃量，在宇宙背景探测者（ＣＯＢＥ）的观测结果的限制下，无论宇宙减速因子取何种值，“冷”尘埃所占的比例都是非常少的，如果Ｏｓｔｒｉｋｅｒ所作的平均每个星系内由尘埃产生的蓝光光深τＢ＝０．５的假定是合理的，那么星际尘埃量随温度的分布是非常不均匀的。     

星际尘埃研究现状与进展

由于星际尘埃的广泛存在和其在恒星与行星系统的形成、星系以及整个宇宙演化中的重要作用,星际尘埃的研究成为当今天体物理领域的热点前沿课题。该文从尘埃与电磁场相互作用的观测证据出发,系统地介绍了星际消光(包括吸收和散射)、星际红外辐射、星际偏振等的研究现状,讨论了星际元素减损,以及行星际尘埃和陨石中的前太阳尘埃等问题。从相应的观测证据中,可以得到关于星际尘埃的丰度、化学组成、尺寸和形状的信息。该文还对当前比较流行的三种尘埃模型(硅酸盐-石墨-PAHs模型、硅酸盐核-碳有机耐熔质壳层模型和多孔尘埃模型)进行了讨论与比较,对该研究领域中待解决的问题也作了简要的概括。     

星系中分子气体和原子气体的研究进展

星际介质中的分子气体(主要是分子氢H2)和原子气体(主要是中性氢HI)成分是星系中重子物质的重要组成部分,它们对于星系中的各种物理过程至关重要。近年来随着观测技术的提高,分子气体和原子气体的观测结果越来越多,其中中性氢主要依靠21 cn氢原子射电辐射和DLA吸收体来观测,分子氢则通过一氧化碳作为示踪分子来探测。在这些观测结果基础上,理论工作者建立了一系列模型来解释和研究星际分子原子气体的转换,分子气体与恒星形成,分子气体和原子气体在星系形成和演化中所起的作用等,并为将来更进一步的观测提供了指导和预言。     

星系中原子和分子气体的半解析模型

星际气体是星系中重子物质的重要组成部分,其中的分子气体（主要是分子氢H₂）以及原子气体（主要是中性氢HI）对于星系中发生的各个物理过程至关重要。本文在前人的星系形成和演化的半解析模型基础上,加入了描述星系盘中分子气体和原子气体成分的物理模型,来研究分子气体和原子气体对于星系形成和演化所起的作用。我们主要使用了马普天体物理所Munich Group的L-Galaxies半解析星系形成模型,并借鉴了星系化学演化模型的方法,把半解析模型中的每一个星系盘分成了多个同心圆圈,然后在每个圈中分别追踪气体下落、分子气体和原子气体转化、恒星形成、金属增丰、超新星爆发加热冷气体等发生在星系盘上的物理过程,并且每个同心圈都是独立演化的。在我们的模型中,一个基本假设是每个时间步内气体都是以指数形式下落到星系盘上,并且直接叠加在已有的气体径向面密度轮廓之上,其中指数盘的标长r_d正比于星系所在暗物质晕的维里半径r_vir与旋转参量λ的乘积。我们的模型使用了两种描述分子气体形成的模型:一种是基于Krumholz等人解析模型的结果,其中分子气体的比例与局域气体面密度以及局域气体金属丰度相关;另一种是分子气体比例与星际压强相关的模型,根据Obreschkow等人的近似,分子气体的比例与气体面密度以及恒星质量面密度相关。由于恒星形成过程发生在星际巨分子云之中,并且根据Leroy等人的观测结果,恒星形成率面密度近似正比于分子气体的面密度,因此我们在模型中使用了与分子气体面密度相关的恒星形成规律。     

椭圆星系中的星系际尘埃

该文总结了近年来椭圆星系中尘埃起源研究中的一些关键问题,包括尘埃大小的分布及其组成、椭圆星系恒星质量损失速率、尘埃的两种加热机制(恒星辐射加热和电子-尘埃碰撞加热),以及由此导致的尘埃温度分布;尘埃的总质量估算;由热离子导致的尘埃破坏速率,以及与此相关联的椭圆星系热气体分布,等等.综合考虑这些因素,作者认为热气体分布对于椭圆星系中尘埃存在和破坏的影响不可忽视,椭圆星系中星系内部恒星质量损失产生尘埃的起源可能占据着非常重要的地位.     

宇宙画廊

这是哈勃空间望远镜拍摄的长蛇座NGC3314的照片。看起来这似乎是两个相互之间有影响的旋涡星系,而事实上它们只是简单的位于我们的同一视线上,前面的星系以正面对着我们,后面的星系则以侧面对着我们。前面星系中有一些从星际气体和尘埃中诞生不     

奇妙的宇宙尘埃

尘埃无处不在。太空中也发现有尘埃。但是星际尘埃比我们家里橱柜上的灰尘重要得多。没有星际尘埃,就没有你和我,也没有地球存在。     

宇宙画廊

Arp87,我们的宇宙近邻中已知的数百个相互作用星系之一。在“哈勃”空间望远镜的注目下呈现出了多姿的面貌。Arp87位于狮子座,距离我们大约3亿光年,最早由天文学家Halton Arp于上世纪60年代编入“特殊星系星表”。位于左下较大的星系是NGC3808,右上是NGC3808A。NGC3808是一个几乎完全正向对着地球的旋涡星系,有一个明亮的恒星形成环和几个醒目的尘埃臂。NGC3808A则是一个侧向旋涡星系,也有一个由恒星和星际气体组成的环在它周围绕行,     

恒星如何形成

被称为星际介质的气体和尘埃云充斥着我们的银河系。目前几乎可以肯定,巨分子云中的湍流运动会形成密度比周围稍稍高出一点的云核,由此便拉开了恒星形成的序幕。如果许多高温、明亮的恒星彼此非常靠近,它们的强烈辐射会在星际介质中引发湍流。星系和其他星云对其的密近交会也会产生这一不稳定性。当超新星爆发时,会产生一个向外膨胀的壳层。位于其前端的激波波前会压缩扫过的气体。造就银河系旋涡结构的螺旋形密度波会扫过银河系,所过之处的物质也会被挤压。     

新闻速递

天文学家们首次直接勘测了γ射线暴宿主星系中的分子气体和尘埃。完全出乎意料的是,观测到的气体少于预期,而尘埃则多得多。这会使得一些γ射线暴变成“暗γ射线暴”。     

发射线星系[OⅡ]λ3727/Hα谱线流量比的研究

利用从斯隆数字巡天(Sloan Digital Sky Survey,简称SDSS)第4次释放的光谱数据中选取的10~5个发射线星系样本,研究了[O_Ⅱ]λ3727/Hα流量比与星系尘埃消光、气体电离态和金属丰度的关系.发现尘埃消光改正对[O_Ⅱ]λ3727/Hα谱线流量比影响显著,消光改正前、后的[O_Ⅱ]λ3727/Hα谱线流量比的中值分别为0.48和0.89;尘埃消光改正后,F([O_Ⅱ]λ3727)-F(Hα)的弥散显著减小.贫金属星系的[O_Ⅱ]λ3727/Hα谱线流量比随星系气体的电离度增高而减小,而富金属星系不存在这种关系.另外,[O_Ⅱ]λ3727/Hα流量比与星系金属丰度相关.当12+lg(O/H)8.5时,星系[O_Ⅱ]λ3727/Hα流量比随金属丰度增加而下降;12+lg(O/H)8.5的星系,谱线流量比与金属丰度正相关.最后,利用气体电离度参数和星系的金属丰度,给出了计算不同类型星系[O_Ⅱ]λ3727/Hα流量比的公式.LAMOST望远镜将观测到大量红移z0.4的星系光谱,利用该公式可以给出星系的[O_Ⅱ]λ3727/Hα流量比,从而可以利用[O_Ⅱ]λ3727谱线流量计算z0.4星系的恒星形成率.     

宇宙再电离与21厘米射电探测

宇宙的再电离以第一代恒星形成并放出宇宙第一缕曙光（大约在大爆炸后4亿年）为开端,直到把星际介质完全电离为止（大约为大爆炸后10亿年）,是星系形成历史中的关键阶段。     

旋涡星系中星际气体的作用

本文讨论旋涡星系中星际气体所起的作用,采用双气盘模型模拟盘状星系。由分析可知:1.由于星际气体与恒星具有不同的速度弥散度,因此恒星臂必然与气体臂分离。2.这样的分离导致密度波的旋涡模式的不稳定性。3.为使密度波得以长期维持,星系中气体密度与恒星密度之比η应小于某一值。4.系数η越小,则旋臂越紧卷。     

星际红外消光律

该文综述了星际尘埃在红外波段的消光律。现有的观测表明,在0.7μm≤λ≤5μm范围内的星际消光可以近似用幂律函数来拟合,而对5μm≤A≤8μm范围内的星际消光争论比较多,但现在已明确该范围内消光律是随视线方向的变化而变化,这与以往认为在整个0.7μm≤λ≤8μm范围内星际消光为各处一致的结论是相左的。在8μm≤λ≤30μm范围内的消光主要由硅酸盐在9.7μm和18μm处的吸收特征所决定,其中9.7μm处的吸收所引起的消光强度(相对可见光波段消光)在太阳邻近弥漫星云和银心方向上有较大变化,其原因仍有争论;同时,由脂肪族碳氢化合物的C-H键伸缩振动引起的在3.4μm处的谱特征强度也和9.7μm硅酸盐谱特征类似,在太阳邻近弥漫星云和银心方向有较大变化。在λ≥30μm以上的远红外范围,由于观测的限制,人们主要利用尘埃红外辐射理论来间接研究消光率,不同尘埃模型给出的红外辐射明显地不同,对λ≥30μm的红外观测将提高该范围内消光律的准确性。     

盘状星系中星际气体的三维分布

本文从气体动力学的基本方程出发,讨论了在银河系的恒星和气体的总合引力场作用下,星际气体的大尺度三维结构.求出了星际气体空间分布的精确解,用此结果讨论了盘状星系中气体的峰值分布问题.分析了星系翼的一般特征,并具体地计算了银河系中星际气体的等密度曲线,提出了银河翼结构的一些可能趋势.     

富尘埃宽发射线类星体的CO发射

富尘埃宽发射线类星体在星系演化中十分关键,而星系中分子气体的信息有助于人们了解其恒星形成潜力等性质。使用IRAM-30m望远镜对红移0.5 ⊙·a^-1,气体耗竭时间为(20～300) Ma。将它们的红外光度与CO光度进行比较,发现该富尘埃宽发射线类星体样本的恒星形成效率相对其他亚毫米波星系及类星体无明显区别。在该样本中发现了活动星系核相对强度与气体耗竭时间的负相关关系,这与目前的类星体演化理论相符。     

漫谈粒子和宇宙二十二活动星系、类星体与黑洞

天文学家一般把由大量恒星、星团、气体、尘埃等构成的天体系统称为星系。我们所在的银河系是人们最早认识的星系,探测银河系的结构是一项古老而始终非常重要的天文课题。1609年伽利略刚刚把他的天文望远镜指向夜空,就发现那条看起来乳白色的光带——银河竟是由密密麻麻的恒星构成的。20世纪发现的射电源（radiosource）是“宇宙射电源”的简称,即能发射强无线电波的天体。发射无线电波的恒星称射电星;有强射电辐射的星系称为射电星系。     

河外H2O超脉泽源及与其相关的分子谱线的观测和研究

自从在活动星系核NGC4945的视线方向上发现第一个河外H2O超脉泽源以来，迄今为止已发现了19个河外H2O超脉泽源，对与活动星系核成协和河外H2O超脉泽源及分子谱线的观测和研究是探测和研究活动星系核核区中央源，拱核气体和尘埃环性质的非常有效的工具，主要评述对河外H2O超脉泽源及与其相关分子谱线的搜索，观测和理论研究现状。