第５章 天の川銀河と星間物質 38,39,40

天文宇宙検定1級公式参考書「極・宇宙を解く－現代天文学演習」を読んで、わからない用語や整理したい内容をまとめています。
ど素人がまとめていますので、誤り等指摘いただけると嬉しいです。

散開星団

散開星団は多数の恒星が密集している天の川領域に分布しています。
つまり、銀河円盤内に多い星団になります。

球状星団

天の川銀河に発見されている１５０余の球状星団の分布を調べると、散開星団と異なり天の川銀河を包む巨大なハロー領域に広く分布していることがわかります。
つまり、銀河円盤内に限らず、銀河の北方向、南方向にも存在しています。

種族Ⅰ：銀河円盤を構成する天体
種族Ⅱ：銀河ハローに存在する天体
種族Ⅲ：ビッグバン直後、最初の世代に生まれた天体
とされ、散開星団は種族Ⅰ、球状星団は種族Ⅱになります。

様々な波長で見る天の川銀河

NASA（https://asd.gsfc.nasa.gov/archive/mwmw/）

天の川銀河を様々な波長の"光"で見ると全く違った姿を見ることができる。
これにより物質や天体の分布を知ることができる。

赤外線天文学の基礎

現代天文学では、赤外線の波長域は$${1μm}$$から$${300μm}$$の範囲とされます。
これを
　・近赤外線：$${1 〜 5 μm}$$
　・中間赤外線：$${5 〜 30 μm}$$
　・遠赤外線：$${30 〜 300 μm}$$
と分けています。

$${30μm}$$を超える赤外線は地球大気によりほぼ完全に吸収されてしまうため、宇宙からの観測が必要になる。

小さな星間減光

天体からの光は星間塵による散乱と吸収を受ける。その結果、観測者に届く光は小さくなる。これを星間減光という。

スペクトル線

赤外線波長域には様々な（分子の回転・振動繊維による）スペクトル線が存在する。
赤外線スペクトルに見られる$${Co_2}$$や$${H_2O}$$、$${CH_4}$$などは低温度で現れるため、低温度星の良い指標となる。

低温度天体の観測

黒体輻射スペクトルのピーク波長は、温度が低くなるほど長くなる。
褐色矮星や原始星・前主系列星、進化の末期にある巨星、惑星など可視光では暗い星でも赤外線では明るく輝く天体には赤外線観測が用いられる。

電波で見た星間物質

可視光と電波で見たオリオン座（国立天文台）

可視光ではぼんやりとしか見えないオリオン大星雲も、電波で見ると大きく広がっている様子がわかる。
これは黒体輻射において１万Kもの高温では可視光が、10K程度の低音では電波が最も強く放射される電磁波であることが反映されてものである。

物質中を伝わる放射の性質

ある物質が周波数$${ν}$$の電磁波を放射する単位体積当たりの能力を放射係数$${ε_ν}$$
物質中を距離$${d_s}$$進んだときの放射強度$${I_ν}$$の変化率$${\frac{dI_ν}{ds} = ε_ν}$$
とすると

$${I_ν = S_ν(1 - \exp(-τ_ν))}$$

となる
$${S_ν = \frac{ε_ν}{k_ν}}$$は源泉関数、$${τ(x) = \int_{x}^{0}k_νds}$$は$${s = x}$$における光学的厚みと呼ぶ
（全く意味がわかりません。。。）