Моделирование инфракрасных полос поглощения в спектрах звезд и протозвездных объектов

• Автор: Зиновьева, Татьяна Васильевна
• Шифр специальности: 01.03.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 160 с. : ил.

ГЛАВА 1. РАССЕЯНИЕ СВЕТА ЧАСТИЦАМИ С ПЕРЕМЕННЫМ ПРОФИЛЕМ ПОКАЗАТЕЛЯ ПРЕЛОМЛЕНИЯ

1.1 Шар с промежуточными слоями

1.1.1 Задача дифракции плоской волны на сферической частице и ее решение

1.1.2 Тесты, расчеты и результаты

1.1.3 Влияние вида контура показателя преломления в промежуточном слое на поведение факторов эффективности

1.1.4 Сравнение с расчетами методом дискретных диполей

1.2 Радиально-неоднородный шар с промежуточными слоями

1.2.1 Определение и исследование контура показателя преломления

1.2.2 Тесты и численные расчеты

1.2.3 Сравнение с расчетами методом дискретных диполей

ГЛАВА 2, РАСЧЕТЫ ПРОФИЛЕЙ ИНФРАКРАСНЫХ ПОЛОС ПОГЛОЩЕНИЯ

2.1 Пылевые полосы поглощения
2.2 Модели наблюдаемых объектов
2.3 Модели космических пылинок
2.4 Наблюдаемые характеристики межзвездных полос поглощения
2.4.1 Общее описание
2.4.2 Наблюдаемые характеристики ледяной и силикатной полос поглощения
2.5 Радиально-неоднородные сферические частицы
2.5.1 Зависимость характеристик полос от параметров модели
2.5.2 Обсуждение результатов
2.6 Двухслойные сфероиды
2.6.1 Параметры модели
2.6.2 Случайно ориентированные частицы

2.6.3 Статическая ориентация
2.6.4 Полная ориентация типа Дэвиса-Гринстейна
2.6.5 Неполная ориентация типа Дэвиса-Гринстейна
2.6.6 Обсуждение результатов
ГЛАВА 3. СРАВНЕНИЕ С НАБЛЮДЕНИЯМИ
3.1 Радиально-неоднородные шары
3-2 Двухслойные сфероиды
3.2.1 Случайно ориентированные сфероиды
3.2.2 Статически ориентированные сфероиды
3.2.3 Полная ориентация типа Дэвиса-Гринстейна
3.2.4 Неполная ориентация типа Дэвиса-Гринстейна
3.3 Выбор параметров пылевых частиц на основании модельных расчетов
3.4 Моделирование ледяной и силикатной полос поглощения в спектрах протозвезд
3.4.1 Объект Беклина-Нейгебауэра
3.4.2 Объект AFGL 2136
3.4.3 Объект AFGL 2591
3.4.4 Объект AFGL 2884
3.4.5 Объект NGC 7538 IRS1
3.4.6 Объект MonR2 IRS2
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

Одной из центральных проблем астрономии было и остается изучение процессов формирования и эволюции звезд. Согласно наиболее распространенной точке зрения в настоящее время звезды образуются в результате коллапса вещества газо-пылевых межзвездных облаков. Коллапсирующие объекты звездной массы называются протозвездами. Они состоят из компактного ядра и протяженной оболочки из газо-пылевого вещества. Зародившаяся звезда нагревает и видоизменяет легкоплавкие пылинки в своей окрестности. Сильный звездный ветер также принимает активное участие в сортировке околозвездной пыли, и через некоторое время молодая звезда становится наблюдаемой в видимой части спектра. На этом этапе звездной эволюции быстро меняется состав околозвездной пыли. В инфракрасных (ИК) спектрах протозвездных объектов часто наблюдаются сильные полосы поглощения. Изредка они наблюдаются также в спектрах звезд, находящихся позади молекулярных облаков, и никогда не видны в направлениях, где луч зрения пересекает лишь диффузные облака.
Пыль играет важную роль на начальных и конечных этапах эволюции звезд. Формирование новой звезды по существу есть завершающий этап эволюции пыли из протозвездного облака. В то же время на заключительных этапах своей эволюции звезды производят новые пылинки, таким образом завершая цикл эволюции звезд в нашей и других галактиках.
Межзвездная пыль играет существенную роль во многих астрофизических процессах, таких как образование молекул, превращение энергии высокоэнергичных фотонов в ИК излучение и т.д. Для того, чтобы глубоко разобраться в эволюции галактик, необходимо изучать межзвездную пыль и ее взаимодействие с излучением. Многое для понимания свойств межзвездной пыли можно получать из наблюдений в ИК области спектра, однако земная атмосфера в значительной степени непрозрачна для электромагнитных волн в диапазоне 1 рш — 1 мм. Наблюдения проводят, используя несколько окон прозрачности (около 2, 5, 10, 20 jj.ni и ряд других), но лишь наземные ИК измерения не позволяют составить полное представление о свойствах пылевых объектов. Поэтому, начиная с 60-ых годов прошлого столетия по настоящее время, для научных исследований используются самолеты и баллоны. На высоте 12 км от поверхности Земли более 99% водяных паров и около 70% СОг остается внизу и в облас-

Ар=епг1- (77)
В случае неоднородной частицы равномерная сетка не подходит, поэтому значения р1 Рк-1 выбирались по формуле
_ | А-1 + АЛ> г]<Рг<Г,, (з = 1, . . . , г + 1),
’ 1 г'+1, Л >»•,•,
= “1,2 1 + 1. (79)
Шаг Ар3- подбирается путем изменения величины А/ таким образом, чтобы выполнялось соотношение
Рк-1 < Рк = х. (80)
С другой стороны, каждая гипербола внутри промежуточных слоев должна быть хорошо аппроксимирована, поэтому накладывается дополнительное условие
Рк-1 >(х + г'1+1)/2. (81)
При небольшом количестве оболочек А1 легко подбирается, но при / > 10 можно определить только его допустимую верхнюю границу,
/<3 А1 = к- 2,
I < 10 А1 = к - 4, (82)
I > 10 А1 < к - I.
Отметим, что внутри каждой оболочки шаг Apj один и тот же, но в разных оболочках он различается.
Модель радиально-неоднородного шара с промежуточными слоями описывает рассеяние света негладкими частицами с разной степенью отклонения поверхностей частицы и оболочек от сферической. При помощи кусочногиперболической аппроксимации показателя преломления внутри частицы неоднородность, связанная с отклонением формы оболочек пылинки от