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国家天文台发现最新银河系氢柱密度与光学消光


发布时间:2017-07-17      文章来源:国家天文台     点击次数:


  银河系氢柱密度(NH)与光学消光(Av)的比率,这个研究银河系结构必不可少的重要参数最近被中国科学院国家天文台的研究人员更精确地测到了,该研究论文第一作者为国家天文台博士朱辉,合作者为田文武、李爱根和张孟飞。

  朱辉及合作者以超新星遗迹、行星状星云和X射线双星为探针,研究了银河系内由X射线吸收得到的氢柱密度与V波段消光的比率。他们发现这一比值大体上不随星际介质所处的空间位置和物理参数变化而变化,而由该比值得到的银河系平均气尘比较以往预想的要大10%30%。该项研究还给出了银盘上气体的标高、数密度和面密度等物理参数。这些新的参数值将对河系结构的研究、尘埃模型的构建以及X射线天体光学对应体的寻找,产生重要影响。

  宇宙空间中到处都充斥着星际介质。天体发射的光在到达地球前,会被星际介质吸收或者散射掉一部分,从而导致我们观测到的天体亮度比预想的更暗,这个过程通常被称作星际消光。它在估计宇宙天体的內禀亮度,研究星际介质的光电加热效率以及成分组成都起到至关重要的作用。在光学波段,消光主要由介质中的尘埃产生。消光大小受到尘埃的总质量、成分组成和尺寸分布的影响。而在X射线波段(>0.5keV),吸收主要由处于未完全电离状态的氧、镁、硅、铁等重元素产生。因此光学波段的消光(以V波段消光Av表示)可以用来示踪星际介质中的尘埃成分,而X射线吸收(以氢的柱密度NH表示)则主要表征了处于原子、分子和电离三种状态的气体成分。两者的比值可以用来限制星际介质的组成以及尘埃模型。

  当前,被广泛采用的NH-Av比值是由Bohlin等人在1978年得到的,他们通过对75个色余小于0.5星等的恒星在紫外波段的吸收得到NH/Av1.87×1021cm-2mag-1H。这个工作只考虑了中性气体和分子气体的贡献,而忽略了电离气体的影响。采用X射线吸收估计NH恰好可以弥补这个工作的不足,同时也可以将该研究推广到更大的空间范围内(色余最大为4.2星等)。在考虑太阳丰度(solar abundance)和小于太阳丰度(subsolar abundance)两种情况下,X射线吸收给出的NH/Av分别为(2.08±0.02)×1021cm-2mag-1H(2.47±0.04)×1021cm-2mag-1H。显著大于之前的结果。

  该研究已被国际期刊《英国皇家天文学会月刊》(MNRAS)在线发表。

考虑星际介质为太阳丰度时,银河系消光柱密度比率。黑色实线与红色虚线分别是不同拟合模型的结果。

考虑星际介质为太阳丰度时,银河系消光柱密度比率在银经-银纬平面的投影。

  在距银心2-10kpc范围内,垂直银盘方向气体可以用标高为75.5±12.4pc,银道面数密度为1.11.3cm-2的高斯函数表示。对应的面密度为78Mpc-2




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