Кіріспе

Жұлдызаралық сәулелердің сіңірілуі және шашырауы. Астрономияда жойылу – сәуле шығаратын астрономиялық объект пен бақылаушы арасындағы шаң мен газдың электромагниттік сәулелерді сіңіруі және шашыратуы. Жұлдызаралық жойылуды алғаш рет 1930 жылы Роберт Джулиус Трамплер сипаттаған. Дегенмен, оның әсерін 1847 жылы Фридрих Георг Вильгельм фон Струве атап өткен, ал жұлдыздардың түсіне тигізетін әсерін галактикалық шаңның кең таралғандығымен байланыстырмаған көптеген адамдар байқаған. Жерден бірнеше мың парсек қашықтықта орналасқан және Құс жолы жазықтығына жақын жұлдыздар үшін, жиіліктердің көрінетін диапазонында (фотометриялық жүйе) жойылу шамамен килопарсекке 1,8 шамаға жетеді. Жердегі бақылаушылар үшін жойылу жұлдызаралық ортадан және Жер атмосферасынан туындайды; сондай-ақ, байқалатын объекттің айналасындағы жұлдыздар шаңынан да болуы мүмкін. Жер атмосферасындағы кейбір толқын ұзындығы облыстарының (мысалы, рентген, ультракүлгін және инфрақызыл) күшті жойылуы ғарыш обсерваторияларын пайдалану арқылы жеңіледі. Көк сәуле қызыл сәулеге қарағанда әлдеқайда күштірек әлсірейтіндіктен, жойылу объектілерді күткеннен гөрі қызыл түстің басым болуына себеп болады; бұл құбылыс жұлдызаралық қызылдану деп аталады.

Жұлдыздар аралық қызарту

Жұлдызаралық қызарту – жұлдызаралық жойылумен байланысты құбылыс, онда сәулелену көзінен шыққан электромагниттік сәулелену спектрінің сипаттамалары нысанның бастапқыда сәулеленген спектрінен өзгеше болады. Қызарту жұлдызаралық ортадағы шаң мен басқа да заттарға жарық шашырауының нәтижесінде пайда болады. Жұлдызаралық қызарту, спектрдің бұрмаланбаған жиіліктерінің өзгеруі болып табылатын қызыл жылжудан өзгеше құбылыс. Қызарту сәулеленген спектрден қысқа толқынды ұзындығы бар фотондарды басып алады, ал ұзын толқынды ұзындығы бар фотондарды қалдырады, спектроскопиялық сызықтар өзгеріссіз қалады. Көптеген фотометриялық жүйелерде сүзгілер (өткізу жолақтары) қолданылады, олардың арқасында жарықтың шамасын өлшеу кезінде ендік және ылғалдылық сияқты жер бетіндегі факторлар ескеріледі. Жұлдызаралық қызарту "түс артығына" тең, ол нысанның байқалатын түс индексі мен оның ішкі түс индексі арасындағы айырмашылық ретінде анықталады (кейде оны нормативтік түс индексі деп те атайды). Соңғысы – нысан жойылмаса, оның теориялық мәні. Бірінші жүйеде, 1950 жылдары құрастырылған UBV фотометриялық жүйесінде және оның ең жақын мұрагерлерінде нысанның түс артығы нысанның B-V түсімен байланысты (калибрленген көк – калибрленген көрінетін): A0 типіндегі негізгі тізбек жұлдызы үшін (олардың негізгі тізбекте орташа толқын ұзындығы мен температурасы бар) түс индекстері осындай жұлдыздың ішкі өлшемдеріне сүйене отырып 0-ге калибрленеді (± дәл 0.02, бұл спектрлік нүктеге байланысты, яғни қысқартылған түс атауындағы нақты өткізу жолағына байланысты, түс индексіне қараңыз). Кем дегенде екі және максимум бес өлшенген өткізу жолағы азайту арқылы салыстырылады: U, B, V, I немесе R, осы кезде жойылудан туындаған түс артығы есептеліп, шегеріледі. Төрт қосалқы индекс атауы (R минус I және т.б.) және қайта калибрленген шамаларды шегеру тәртібі осы тізбекте оңнан солға қарай жүзеге асырылады.

Жалпы сипаттамалары

Жұлдызаралық қызылдану жұлдызаралық шаңның көк жарық толқындарын қызыл жарық толқындарына қарағанда көп сіңіріп, шашыратып, жұлдыздарды өзінен қызыл етіп көрінуіне себеп болады. Бұл, Жер атмосферасындағы шаң бөлшектерінің күн бату кезінде қызыл түс беруіне ұқсас әсер. Жалпы алғанда, жұлдызаралық жойылу қысқа толқын ұзындықтарында күштірек болады және әдетте спектроскопия әдістерін қолдану арқылы байқалады. Жойылу байқалатын спектрдің пішінінің өзгеруіне алып келеді. Бұл жалпы пішінге әртүрлі тегі бар сіңіру белгілері (интенсивтілігі төмендейтін толқын ұзындығы жолақтары) қосылады, олар жұлдызаралық материалдың химиялық құрамы туралы, мысалы шаң түйіршіктері туралы ақпарат бере алады. Белгілі сіңіру белгілеріне 2175 Å буыны, диффузды жұлдызаралық жолақтар, 3.1 мкм су мұзының белгісі және 10 және 18 мкм силикат белгілері жатады. Күн маңындағы аймақта, Джонсон-Каузинс V жолағындағы (көрнекі сүзгі) жұлдызаралық жойылу жылдамдығы, 540 нм толқын ұзындығында орташа есептегенде, әдетте 0.7–1.0 маг/кпк-қа тең – бұл жұлдызаралық шаңның түйіршікті болуына байланысты орташа мән. Алайда, бұл дегеніміз, Жердегі жақсы түнгі аспаннан қарағанда, жұлдыздың жарықтығы бізден алыстаған әрбір килопарсек (3260 жарық жылы) үшін V жолағында шамамен 2 есе азаяды. Жойылу деңгейі белгілі бір бағытта одан да жоғары болуы мүмкін. Мысалы, Галактика орталығының кейбір аймақтары біздің спиральді қолымыздан (немесе басқалардан) келетін қара шаңмен толып, тығыз материяның көбеюіне себеп болады, бұл оптикалық сәуледе 30 шамадан астам жойылуға алып келеді, яғни 10¹² фотонның тек біреуі ғана өте алады. Бұл біздің галактикадан тыс аспанды көруімізге кедергі келтіретін "қашу аймағын" құрайды, және Dwingeloo 1 сияқты фоновые галактикалар радио және инфрақызыл сәуледегі байқаулар арқылы ғана жақында ғана ашылды. 0.125-тен 3.5 мкм-ға дейінгі ультракүлгіннен жақын инфрақызылға дейінгі жойылу қисығының жалпы пішіні (толқын ұзындығына қарсы жойылуды сызу, көбінесе кері бұрылады), біздің көзқарасымыздан Құс жолындағы басқа объектілерге қарағанда, салыстырмалы көріну параметрі R(V) (әртүрлі бағыттарда әртүрлі) арқылы жақсы сипатталады, бірақ бұл сипаттамадан ауытқулар белгілі. Жойылу заңын орта инфрақызыл толқын ұзындығы диапазонына кеңейту қиын, себебі қолайлы нысаналардың жетіспеуі және сіңіру ерекшеліктерінің әртүрлі үлесі бар. R(V) жиынтық және жеке жойылуларды салыстырады. Ол A(V)/E(B−V) тең. Қайта айтқанда, бұл екі толқын ұзындығындағы (жолақтардағы) жалпы жойылу A(V), іріктелген жалпы жойылу A(B)−A(V) арқылы бөлінеді. A(B) және A(V) – B және V сүзгі жолақтарындағы жалпы жойылу. Әдебиетте қолданылатын тағы бір өлшем – бұл толқын ұзындығы λ-дегі абсолютті жойылу A(λ)/A(V), бұл сол толқын ұзындығындағы жалпы жойылуды V жолағындағымен салыстырады. R(V) жойылуға себеп болатын шаң түйіршіктерінің орташа мөлшерімен байланысты екені белгілі. Құс жолы галактикасы үшін R(V) мәні әдетте 3.1-ге тең, бірақ әртүрлі көзқарас желілерінде айтарлықтай өзгереді. Нәтижесінде, ғарыштық қашықтықты есептеу кезінде жақын инфрақызыл деректерге (оның сүзгісі немесе Ks өткізу жолағы өте стандартты) көшу тиімді болуы мүмкін, онда өзгерістер мен жойылу мөлшері айтарлықтай аз және R(Ks) сияқты қатынастар: тәуелсіз топтар сәйкесінше 0.49±0.02 және 0.528±0.015 тапты. Бұл екі соңғы жаңалық ≈0.7 тарихи мәнінен айтарлықтай ерекшеленеді. NH және A(V) арасындағы қатынас шамамен: (қараңыз да:). Астрономдар көрінетін және жақын инфрақызыл жұлдыздық байқаулар мен жұлдыздардың таралу моделін пайдаланып, "күн шеңбері" (біздің галактикамыздың аймағы) жойылуының үш өлшемді таралуын анықтады. Жойылуды тудыратын шаң негізінен спиральді қолдардың бойында жатыр, басқа спиральді галактикаларда байқалғандай.

Объектіге қарай жойылуды өлшеу

Жұлдыздың жойылу қисығын өлшеу үшін жұлдыздың спектрі, жойылудың әсеріне ұшырамаған (қызылданбаған) ұқсас жұлдыздың байқалатын спектрімен салыстырылады. Салыстыру үшін байқалатын спектрдің орнына теориялық спектрді қолдануға да болады, бірақ мұндай жағдай сирек кездеседі. Шығарылымдық тұмандықтарда температура мен тығыздыққа тәуелсіз екі шығарылымдық сызықтың қатынасын қарастыру қалыпты жағдай. Мысалы, сутек-альфаның сутек-бетаға қатынасы тұмандықтардағы кең ауқымды жағдайларда шамамен 2,85-ке тең болады. Сондықтан, 2,85-тен өзгеше қатынас жойылу салдары болуы керек, демек жойылу деңгейін есептеуге болады.

2175 ангстромдық белгі

Көптеген Галактикадағы нысандардың өлшенген жоғалу қисықтарының айқын ерекшелігі – электромагниттік спектрдің ультракөк сәуле аймағына жататын, шамамен 2175 Å толқын ұзындығындағы кең "дөңгелек". Бұл ерекшелік алғаш рет 1960 жылдары анықталған, бірақ оның пайда болу себебі әлі толыққанды түсіндірілмеген. Осы дөңгелекті түсіндіру үшін бірнеше модельдер ұсынылды, олардың ішінде графит түйіршіктері мен полициклді ароматты көмірсутектердің (ПАҚ) қоспасы бар модельдер де бар. Жұлдызаралық шаң бөлшектеріне (ЖШБ) кіріктірілген жұлдызаралық түйіршіктерді зерттеу нәтижесінде бұл ерекшелік байқалды және оның тасымалдаушысы түйіршіктердегі органикалық көміртек пен аморфты силикаттар екені анықталды.

Басқа галактикалардың құрып кету қисықтары

[[Файл:Жұлдыздар аралық жойылу қисықтары жергілікті топ.png|thumb|right|MW, LMC2, LMC және SMC Bar үшін орташа жойылу қисықтарын көрсететін график. SMC-де 2175 Å толқынындағы өспеудің болмауы және жұлдыздар пайда болатын жолақтағы күшті алыс ультракөк сәулелердің жойылуы сияқты, айқын өзгерістер байқалады, ал тыныш қанаттағы ультракөк сәулелердің жойылуы бұрынғыдай қалыпты. Бұл әртүрлі галактикалардағы шаң аралық ортаның (ISM) құрамын түсінуге көмектеседі. Бұрын, Құс жолы, LMC және SMC галактикаларының әртүрлі орташа жойылу қисықтары үш галактиканың әртүрлі металдықтарының салдары деп есептелген: LMC-нің металдық мөлшері Құс жолының шамамен 40% құрайды, ал SMC-нің шамамен 10% құрайды. LMC және SMC-де Құс жолындағыларға ұқсас жойылу қисықтарының табылуы, ал Құс жолында LMC2 суперқабығындағы және SMC Bar-дағыларға ұқсас қисықтардың табылуы жаңа түсіндіруге мүмкіндік берді. Магеллан бұлттары мен Құс жолындағы қисықтардағы өзгерістер шаң бөлшектерінің жақын маңдағы жұлдыздардың пайда болуымен өңделуінен туындауы мүмкін. Бұл түсіндіру, қарқынды жұлдыздар пайда болу эпизодтарын басынан өткізіп жатқан жұлдыздардың жарқырауы галактикаларындағы (олардың шаңында 2175 Å толқынындағы өспеудің болмауы) зерттеулермен расталады.

Атмосфералық жойылу

Атмосфералық жойылу күннің көтерілуі мен батуына қызғылт сары түс береді және орналасқан жері мен биіктігіне байланысты өзгереді. Астрономиялық обсерваториялар, әдетте, жергілікті жойылу қисығын өте дәл сипаттауға қабілетті, бұл бақылауларды осы әсерге түзетуге мүмкіндік береді. Дегенмен, атмосфера көптеген толқын ұзындықтарына толығымен өткізбейді, сондықтан байқаулар жасау үшін спутниктерді пайдалану қажет. Бұл жойылудың үш негізгі компоненті бар: ауа молекулаларының Рейли шашырауы, бөлшектердің шашырауы және молекулалық сіңіру. Молекулалық сіңіру көбінесе телурлік сіңіру деп аталады, себебі оны Жер тудырады (телурлік – жерлік сөздің синонимі). Телурлік сіңірудің ең маңызды көздері – молекулалық оттегі мен озон, олар ультракүлгін сәулелерді күшті сіңіреді, ал су – инфрақызыл сәулелерді күшті сіңіреді. Мұндай жойылу мөлшері бақылаушының зенитінде ең төмен, ал көкжиекке жақын жерде ең жоғары болады. Белгілі бір жұлдыз, әсіресе Күн оппозициясында, ең үлкен аспан биіктігіне және бақылау үшін оңтайлы уақытқа жетеді, егер жұлдыз жергілікті меридианға жақын болса, күндізгі түн ортасында, және жұлдыздың қолайлы жарықшауы болса (яғни бақылаушының ендігіне ұқсас); осылайша, осьтік еңіске байланысты маусымдық уақыт маңызды рөл атқарады. Жойылу деңгейі стандартты атмосфералық жойылу қисығын (әрбір толқын ұзындығына қатысты) бақылау ұзақтығы бойынша есептелген орташа ауа массасына көбейту арқылы шамаланады. Құрғақ атмосфера инфрақызыл сәулелердің жойылуын едәуір азайтады.