Курс общей астрофизики. Постнов К.А - 51 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

МГУ | Москва

Составители: 

Рубрика: 

3.1. Основные задачи наблюдательной астрономии
51
длина волны, A
°
энергия фотона, эВ
эффективное сечение σ
ν
, см
2
длина свободного пробега для n
H
=0.1 см
Z3
1 пк
10
10
2
1 кпк
10
10
2
1 Мпк
10
10
Z17
10
Z18
10
Z19
10
Z20
10
Z21
10
Z22
10
Z23
10
Z24
10 10
2
10
3
10
4
10
3
10
2
10
H
He
C
N
O
Ne
Mg
Si
S
Ar
Fe
σ
T
Рис. 3.3. Зависимость эффективного сечения поглощения атомов межзвездного
газа со стандартным химическим составом от длины волны ионизующего излуче-
ния (левая шкала). Правая шкала – длина свободного пробега квантов с данной
энергией в межзвездной среде для концентрации межзвездного газа n
H
=0.1 ча-
стиц в см
3
при нормальном обилии гелия и более тяжелых элементов. Пунктиром
показано томсоновское сечение рассеяния на свободных электронах, которое для
фотонов с hν m
e
c
2
≈ 511 кэВ не зависит от энергии.
сечение поглощения равно нулю для энергии фотона ниже поро-
га ионизации электрона с самого внутреннего K-уровня. На гра-
фике видны скачки поглощения на K-уровнях различных элемен-
тов вплоть до железа. При наблюдениях в рентгеновском диапа-
зоне (0.1–100 кэВ) с низким спектральным разрешением K-скачки
не поддаются разрешению, поэтому связь оптической толщины в
этом диапазоне с числом атомов водорода на луче зрения может
быть описана приближенным соотношением
τ
X
≈ 2 × 10
−22
hν
13.6 эВ
−8/3
n
H
dl . (3.2)
Из-за сильного уменьшения сечения фотопоглощения с увеличе-
нием энергии кванта при hν ≥ 1 MэВ оно не играет заметной роли.
При наличии свободных электронов в среде для жестких рент-
геновских фотонов с энергией выше 10 кэВ и гамма-лучей преобла-
дающим становится комптоновское рассеяние на свободных элек-
3.1. Основные задачи наблюдательной астрономии                                                                                                         51

                                                        энергия фотона, эВ




                                                                                                          длина свободного пробега для nH=0.1 смZ3
                                                         10         102           103         104
                                                10Z17      H
                                                               He                                 1 пк


                  эффективное сечение σν, см2
                                                10Z18
                                                                                                  10
                                                10Z19
                                                                                                  102
                                                10Z20                     C
                                                                              N                   1 кпк
                                                10Z21                             O
                                                                                   Ne
                                                                                                  10
                                                10Z22                         Mg        Si
                                                                                                  102
                                                10Z23                              S         Ar
                                                                     σT                           1 Мпк
                                                10Z24                                   Fe
                                                                                                  10
                                                         103        102           10
                                                          длина волны, A°

Рис. 3.3. Зависимость эффективного сечения поглощения атомов межзвездного
газа со стандартным химическим составом от длины волны ионизующего излуче-
ния (левая шкала). Правая шкала – длина свободного пробега квантов с данной
энергией в межзвездной среде для концентрации межзвездного газа nH = 0.1 ча-
стиц в см3 при нормальном обилии гелия и более тяжелых элементов. Пунктиром
показано томсоновское сечение рассеяния на свободных электронах, которое для
             фотонов с hν  me c2 ≈ 511 кэВ не зависит от энергии.
сечение поглощения равно нулю для энергии фотона ниже поро-
га ионизации электрона с самого внутреннего K-уровня. На гра-
фике видны скачки поглощения на K-уровнях различных элемен-
тов вплоть до железа. При наблюдениях в рентгеновском диапа-
зоне (0.1–100 кэВ) с низким спектральным разрешением K-скачки
не поддаются разрешению, поэтому связь оптической толщины в
этом диапазоне с числом атомов водорода на луче зрения может
быть описана приближенным соотношением
                                                                                         −8/3 
                                                        −22           hν
                τX ≈ 2 × 10                                                                              nH dl .                                     (3.2)
                                                                    13.6 эВ

Из-за сильного уменьшения сечения фотопоглощения с увеличе-
нием энергии кванта при hν ≥ 1 MэВ оно не играет заметной роли.
   При наличии свободных электронов в среде для жестких рент-
геновских фотонов с энергией выше 10 кэВ и гамма-лучей преобла-
дающим становится комптоновское рассеяние на свободных элек-

Страницы