Свойства межзвездной пыли

Да, №1 правильный ответ.

1. ✅ Для мелких частиц, таких как пылинки и молекулы, свет обычно легче всего взаимодействует с частицами примерно того же размера, что и его длина волны. Это видно как максимум на рисунке ниже. То есть поперечное сечение частицы зависит не от ее точной формы, а от соотношения между размером и длиной волны падающего света: по мере того, как частицы становятся больше, вы входите в режим «геометрического» рассеяния, где сечение приближается к геометрическому сечению (например,$\pi r^2$для сферы и т. д.), а по мере того, как частицы становятся меньше, вы входите в «режим Рэлея», когда сечение падает пропорционально длине волны в степени$-4$.

   Поскольку из наблюдений мы знаем, что межзвездная пыль значительно влияет на оптическое и, в частности, на ультрафиолетовое излучение, мы знаем, что размер пылинок должен быть примерно равен длине волны этого света. Более тщательное моделирование показывает, что типичное распределение космической пыли по размерам может быть описано степенным законом с вероятностью размера$r$уменьшается примерно как$P(r) \propto r^{-3.5}$( Матис и др., 1977 ). Другими словами, для каждой пылинки размером$r$, пылинок размером в 3000 раз больше$r/10$.

2. 🚫 «Нормальные» частицы пыли находятся в диапазоне 1–100$\mu\mathrm{m}$(спасибо за источники @uhoh и @PeterErwin , если только они не имеют в виду комочки пыли размером от миллиметра до сантиметра. В любом случае, космическая пыль ненамного больше обычной пыли, поэтому № 2 неверен.

3. 🚫 #3 тоже не верно. Хотя верно то, что 98% межзвездного газа составляют водород и гелий, пыль состоит из последних 2%. То есть железо, углерод, кремний, кислород и т.д.

4. 🚫 Наконец, хотя синий свет поглощается или рассеивается пылью более эффективно, чем красный свет, пыль не излучает синий свет. Если она поглощается, энергия идет на нагрев пыли, а затем повторно излучается в виде инфракрасного света. Так что №4 тоже не подходит.

На рисунке ниже вы можете видеть, как поперечное сечение (n идеализированной) частицы зависит от соотношения между ее размерами$r$и длина волны$\lambda$падающего света.

^{Предоставлено: Catslash, общественное достояние, через Викисклад с собственными аннотациями.}

Да, это правильно.

Как вы сказали, частицы межзвездной пыли имеют более или менее такой же размер, как и земная пыль. Мы думаем, что они в основном состоят из углерода и силикатов. Размер и состав можно определить по кривой поглощения. Кривая говорит вам, что межзвездная пыль поглощает много синего/ультрафиолетового света, и как только частицы достигают равновесной температуры, они повторно излучают эту энергию в инфракрасном диапазоне.

.