以 Ryden 的 Interstellar and Intergalactic Medium 为框架，以 spitzer 为补充

1~3 周物理基础

5 次作业 40%，期中闭卷考试 30%，final project 30%（不要拖延）

Project: 开发一些工具，或者用工具进行数据处理和分析

X-ray 大多是点源，diffuse X-ray 辐射可以示踪高温气体

星系介质研究的历史 #

开始于对星云的观测

南天可以轻松看到 LMC

星云分为反射星云和发射星云

1864 年 Huggins 拍摄了 nebulae 的光谱，看到了三条 emission line；而恒星光谱一般具有吸收线；将 OIII 禁线误认作了一种新元素 nebulium；禁忌跃迁在地球实验室中无法实现

1939 年提出星云由高温电离气体组成，这些气体是由中心电离源组成的（Stromgren 球）

星云分为三类：

• HII 区：由中心大质量恒星电离气体
• 行星状星云
• 超新星爆发：使得周围气体产生碰撞电离

尘埃存在的证据：Barnard 68；尘埃性质是遮挡蓝光（extinction curve）

双星光谱中发现了不随双星运动而改变的（非常窄，说明气体温度较低）吸收线，由前景的气体造成，吸收深度和气体厚度（star 的距离）成正比

中性氢的 21cm 谱线来自于氢原子的超精细结构：电子和质子自旋相同或者相反产生的能量差异（由 Hendrik 在博士期间发现）

Why Study ISM #

fraction and category of ISM

分子气体也是恒星形成的标志（因为气体比较 dense？）

根据温度和数密度可以计算压强，各种气体的压强是几乎一致的，和长期以来形成的平衡状态有关

Draine book: ISM 还包含 CMB、cosmic ray、磁场等组分，每种组分在长期相互作用之下保持能量密度的近似

dust 的作用包括 reprocess star light into NIR band

宇宙线的能量分布不满足黑体谱，更像是幂律谱：能量超过地球实验室能产生最高能量的粒子

课后问题 #

WHIM 和 DIM 的层级介于 CGM 和 ICM 之间，即“inter-galactic”级别；这两类介质缺乏可靠的示踪，所以成分以及比例难以精确确定，而 ICM 的分布可以通过 X ray 来追踪