宇宙雾里看花（1）：天文观测与星际消光

生活在地球外观的我们，眼里的世界无比美妙。只有在汽雾蒸腾或许风沙来袭的时候，人们才显着的感应景色恍惚，视物难辨。于是就有了若明若暗这种感触。平日情形下，人们甚至忽略了空气的存在。实际上，皮相世界的光线达到我们的眼睛时，或多或少都邑受到物体与眼睛之间物质的影响。在首倡情况珍爱的当下，人们更多是经由眼睛去感触空气的质量。雾霾会导致能见度降低，使蓝天变得灰蒙蒙的。霾，即空气中的尘土，我们所说的pm2.5，实际是尺寸为2.5微米的颗粒物，是空气中能损害人们健康的污染物代表。 （自媒体久久自媒体）

对星空喜爱者而言，一个好的观星情况非常主要。除了隐匿城市灯光之外，通透的大气也是获得更好感触的要害身分。来自遥远天体的光线，在达到我们眼睛之前穿越了很长的距离，地球大气只是最后的一段。对于专业天文学家而言，在这个很长的距离上（包罗末尾的地球大气）存在什么物质就变得非常主要了，因为若是不去除这些物质对光线的影响，天文观测真的就成了若明若暗。我们先来说说地球大气外光线流传受到的影响，在天文学中叫做星际消光。

星际空间存在气体和尘埃，他们会减弱我们索求宇宙天体的视线，发生雷同雾霾中旁观景物的结果。当我们瞻仰夏日星空时，繁星之间并不是空无一物，会看到银河中像乌云一般的纤维状和块状物，这些就是银河系中的“雾霾”，称之为星际尘埃。除了这些固态尘埃颗粒，星际空间中还有气体，它们统称为星际介质。星际介质的密度非常低，比我们地球上任何人工制造的真空还低。例如，我们呼吸的空气中每立方厘米有三十亿个分子，而太阳系四周的星际气体每十立方厘米才有一个原子。星际气体首要是氢，含有少量氦和少量较重的元素。星际尘埃颗粒首要是碳、硅酸盐、冰和铁的化合物。

（本文来自www.jj00.com）

星际尘埃自己不发光，然则当恒星发出的光穿过尘埃时，紫外到红外波段的光都邑被削弱。这种星际尘埃对星光接收和散射照成星光削弱的现象，我们称之为星际消光。恰是星际空间中的这些不起眼的小物质使我们观测星空时如同若明若暗，终隔一层。

星际消光的强弱水平取决于几个身分，包罗尘埃群集的厚度和密度，以及光线的波长（颜色）。若是尘埃密度大、充沛厚，，光线就会被完全遮挡，导致阴郁区域。这些雷同“乌云”被称为暗星云，如下图的分子云巴纳德68和马头星云。

分子云巴纳德68。Credit:FORSTeam,8.2-meterVLTAntu,ESO

马头星云。Credit:WebsiteofUniversityofArizona

因为星际尘埃颗粒的尺寸分布在零点几纳米到几微米之间，而且小尺寸尘埃的数量要比大尺寸尘埃的数量多得多，所以星际尘埃对分歧波长的光的接收和散射是有倾向性的。星际消光在紫外和可见光波段比红外波段更强，这意味着达到我们的星光比没有星际尘埃时要红得多。这种效应被称为星际红化。这个过程与日落时使太阳变红的过程雷同。反过来，被星光照亮的尘埃云呈蓝色，如下图卵星云所示。这雷同于我们看到的蓝天，它是由地球大气层散射的阳光发生的。

卵星云。Credit:RaghvendraSahaiandJohnTrauger(JPL),theWFPC2scienceteam,andNASA/ESA

穿过星际尘埃的光除了被反对经由外，也能够从尘埃云中反射出来。例如马头星云图像的左下角的蓝色亮点，这是一个反射星云。反射星云是恒星四周的尘埃气体区域，尘埃反射星光，使其对我们可见。例如下图由哈勃太空千里镜拍摄的位于猎户座中的星云NGC1999。

反射星云NGC1999。Credit:NASAandTheHubbleHeritageTeam(STScI)

回到我们生活的星球，我们都认同，雾霾是一种灾祸天色，对身体欠好，尤其是青少年的成长。正相反，星际中的雾霾倒是恒星的摇篮。若是把密度很高的云团中的尘埃和气体攒起来，再挤压，分子云中的致密区域发生引力坍缩，最终形成一颗新的恒星，平日需要上百万年才能发生一颗恒星。例如下图是临近旋涡星系M33中的星云NGC604（位于270万光年之外的三角星座）的恒星育儿所。我们本身的太阳系很或者也是如许降生的，所以我们都是由星尘构成的。跟着恒星演化，最终回来星尘，并从新起头轮回。

星云NGC604。Credit:Hubblesite.org

下图为我们展示了宇宙尘埃的生命轮回。尘埃在恒星中形成，并在恒星演化的最后阶段释放到星际介质中（恒星的星风或大质量恒星的爆炸中被吹走）。然后，尘埃在恒星之间的气体云中被“收受”，群集成云，尘埃颗粒经由辐射过程冷却，再经由凝聚而增大，再形成行星的种子。当新一代恒星起头形成时，个中一些尘埃被消费掉。跟着新一代恒星演化到离开主星序时，这个周期又起头了。

宇宙尘埃的生命轮回。Credit:thewebsiteofHerschelSpaceObservatory

作者简介

王舒，国度天文台助理研究员。2016年在北京师范大学天文系获得博士学位，同年获得“博士后立异人才支撑规划”，北京大学KIAAfellow。研究内容首要包罗星际消光，星际尘埃的性质和尘埃消光模型。

陈孝钿，国度天文台助理研究员。2016年在北京大学获得博士学位，首要从事恒星物理与宇宙距离标准研究。

[责编：赵宇豪]