phénomène

obscuration par la poussière

Les nuages de poussière et de gaz bloquent ou absorbent la lumière des sources astronomiques comme les étoiles et les galaxies.
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Description

L'obscuration par la poussière désigne l'absorption et la diffusion de la lumière par la poussière et le gaz interstellaires, qui peuvent masquer des objets astronomiques tels que les étoiles, les galaxies, et même des régions entières de formation stellaire. Cet effet constitue un défi majeur en astronomie d'observation, car il peut biaiser notre vision de l'univers, rendant certains objets plus faibles ou totalement invisibles à certaines longueurs d'onde. Les grains de poussière, composés de silicates, de carbone et de glace, absorbent préférentiellement la lumière bleue et la réémettent dans l'infrarouge, ce qui entraîne un rougissement de la lumière stellaire et la nécessité d'observations infrarouges pour voir à travers ce voile.

Histoire

L'existence de la poussière interstellaire a été déduite au début du XXe siècle du rougissement de la lumière stellaire, avec Robert Trumpler apportant une preuve clé en 1930 en montrant que les amas d'étoiles lointains apparaissent plus faibles et plus rouges que prévu.

Comment ça marche

Lorsque la lumière d'une source lointaine traverse un milieu poussiéreux, les photons interagissent avec les grains de poussière par absorption et diffusion. L'ampleur de l'obscuration dépend de la densité de colonne de poussière et de la distribution de la taille des grains. Les longueurs d'onde plus courtes sont plus fortement affectées, de sorte que la lumière transmise devient plus rouge — un phénomène appelé rougissement interstellaire. Les astronomes corrigent cet effet à l'aide de courbes d'extinction, qui quantifient la perte de lumière en fonction de la longueur d'onde. Dans les cas extrêmes, la poussière peut bloquer complètement la lumière visible, nécessitant des observations dans les longueurs d'onde infrarouges ou radio pour pénétrer le voile.

En pratique

L'obscuration par la poussière est un facteur critique dans les relevés astronomiques, tels que la cartographie de la structure de la Voie lactée et l'étude des régions de formation stellaire. Elle affecte également l'étalonnage des chandelles standard comme les supernovae, utilisées pour mesurer les distances cosmiques.

Anecdote

Certaines des régions les plus obscurcies de l'univers sont si denses qu'elles apparaissent comme des nuages sombres en lumière visible, mais elles brillent intensément dans l'infrarouge, révélant des nurseries cachées d'étoiles naissantes.

Concept graph →

Formules

$$\kappa_d = \frac{3}{4} \frac{X_d}{\rho_d \lambda}$$
Opacity of small dust grains depends on mass fraction and material density.
Ce qu'il y a dans la formule
κ_dvariabledust opacity (absorption+scattering per unit mass) — opacité square metre per kilogram
X_dvariabledust mass fraction (mass of dust per unit mass of gas+dust) — mass fraction
ρ_dvariablematerial density of dust grain — densité kilogram per cubic metre
λvariablewavelength of radiation — longueur d'onde metre
\kappa_d=\frac{3}{4}\frac{x_d}{ρ_d}\frac{1}{λ} · 2607.00433
$$R_{\rm sub} \propto \left( \frac{L}{T^{\beta}} \right)^{1/2}$$
Radius where dust sublimates, scaling with luminosity and temperature.
Ce qu'il y a dans la formule
R_subvariableRadius from the central source where dust sublimates — rayon metre
LvariableLuminosity of the central source — luminosité watt
TvariableSublimation temperature of the dust — température kelvin
βvariablePower-law index characterizing the temperature dependence
r_{\rmsub}\approx0.15(\frac{l_{45}}{a_{0.1}t_{1850}^{5.8}})^{1/2}{пк} · 2607.14696
$$f'_\lambda = f_\lambda \cdot 10^{-0.4 A_\lambda}$$
Starlight is dimmed by dust, with wavelength-dependent extinction.
Ce qu'il y a dans la formule
f'_λvariableobserved flux at wavelength λ after extinction — flux watt per square metre
f_λvariableintrinsic flux at wavelength λ before extinction — flux watt per square metre
A_λvariableextinction magnitude at wavelength λ — extinction magnitude
f'_λ=f_λ*10^{-0.4e(b-v)k_λ} · 2606.29367

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