期中考试 11.22/29 纯闭卷考试

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讲完 dust 之后跳转到最后一个 phase 分子气体

Interstellar Dust #

尘埃质量仅占很小一部分，dust-to-gas ratio 仅有 1% 量级，主要由金属组成

首要的观测性质是 attenuation，在紫外到中红外的波段上都有贡献

JWST 中观测到的 high-z little red dot: 不可能是年老恒星，可能是 AGN 或者被 dust 严重遮挡的恒星

• 观测上，dust 可以提供被遮挡的恒星的信息
• 理论角度，dust 是分子氢形成的催化剂：尘埃上的孔洞可以作为反应发生的场所
• 尘埃在 pop-free star 的形成过程中起作用
• 尘埃将磁场和低电离气体联系在一起
• H2 和 CO 在几十 Kelvin 下的原始恒星形成过程中起到 collant 的作用
  • 恒星形成的过程需要有效的冷却机制，将坍缩释放的引力势能传递出去
  • 联系 ISM 形成过程：金属丰度高，可以通过 C 和 O 等跃迁有效冷却，Jeans 质量更小，容易形成小质量恒星

太阳和 ISM 中元素的不同可能因为一些金属元素 condense 到了 dust 中，不能产生金属的特征谱线

尘埃消光的强度可以用 extinction 以及 optical depth 描述

二者之间的关系是

（Page 10）中红外存在 PAH 的发射，远红外存在尘埃本身的热辐射（这两个波段 extinction 为负），而在近红外波段 extinction 为正，flux 比原始更小。

local ISM 的 $R_V$ 对应 3.1

消光曲线（slides Page 11）中的 bump 和金属（CH 化合物）有关，在 SMC 中不存在（这里为什么没有 negative extinction）

光深可以计算为

其中 $N_d$ 为尘埃的柱密度。中性氢和 dust 可以互相作为 tracer.

根据 gaia 数据可以建立银河系内的 dust 3D map，因为可以得知不同距离上的尘埃柱密度

mie theory 建立了散射截面 $\sigma$ 和尘埃大小 $a$ 和辐射波长 $\lambda$ 的关系，根据这样的理论要产生真实的消光曲线需要大小不同的尘埃颗粒

反射星云由 dust 对恒星星光散射得到

红外波段的辐射由热辐射和一些发射线组成，发射线来源于 PAH 等的振动特征

dust 的 extinction 限制了其质量，这些质量必须来源于金属，而 dust 的金属丰度又和 ISM 的 element depletion 有关

尘埃的模型：由硅酸盐和碳氢化合物组成

MRN composition model:

质量主要由较大的颗粒贡献，表面积主要由小颗粒贡献。

Heating and Cooling #

heating 主要由尘埃颗粒吸收光子实现，cooling 机制是黑体辐射。

碰撞加热基本可以忽略，特例是 SN 1987A

Production #

dust 的产生来源于恒星晚期质量的丢失（外层质量抛射或者超新星爆发），关键在于金属从气态 condense 到固态的过程

一个指标是金属存在于 dust 内和存在于 gas 中的数量比值

Charge #

大尘埃和磁场 mix, 小尘埃和气体 mix