星际空间中的碳尘埃

论文摘要

目前,天体物理学、天体化学乃至天体生物学中备受关注的重大研究课题之一即为星际尘埃研究。我们对星际尘埃的组成、尺寸和形状信息的了解并不充分。得益于观测手段特别是空间红外观测的改善,尘埃模型能和观测数据交互比较,使人们对星际尘埃的了解越来越深入。本文集中研究星际碳质尘埃,特别是星际石墨烯,并将模型预测的碳质尘埃光谱特征与天文观测结果对比,探究二者之间的联系。碳是宇宙中第四丰富的元素,碳质尘埃是星际尘埃的主要组成之一。我们调研大量文献和资料,发现碳质尘埃如石墨、纳米金刚石、多环芳香烃、富勒烯、氢化非结晶碳等尘埃微粒在星际空间广泛存在,它们是星际消光2175 A驼峰、星际红外辐射谱带、星际弥散吸收带等光谱特征的最可能载体。富勒烯、石墨烯和碳纳米管是星际物理与化学的新的热点,它们之间存在着密切联系,星际石墨烯可能是形成富勒烯的重要中间产物。我们加入5 ppm石墨烯C24后的硅酸盐-石墨-PAHs尘埃模型可以与DIRBE、FIRAS和IRTS观测吻合很好,从理论上证明了星际空间中可能存在纳米尺寸的石墨烯碳结构,丰富了星际碳质尘埃的种类,并对之前的研究者提出的星际石墨烯猜想做了更深入的探究。我们从大质量恒星形成区 Sgr B2（R.A.（J2000）=267°.05855 和 Decl.（J2000）=-28°.01479）红外光谱中发现和证认了可能的C24辐射:这一区域同时在～6.637,9.853和20.050 μm处有红外辐射,这与理论预言的C24的三个红外辐射特征符合;同时,在该区域还发现了可能的C60辐射。这一区域处于被大质量星或星团加热的暖尘埃环境中,与WISE斑成协,靠近电离氢区候选体IRAS 17450-2759,因此我们认为该区域可能的C24辐射很可能与恒星形成活动相关。碳纳米管在可见光和近红外波段呈现出强烈的光学跃迁,与星际弥散带载体应该具有的光学特性有所契合,研究碳纳米管将有助于对星际弥散带载体的证认。因此我们试图使用DDSCAT方法计算（5,0）碳纳米管的吸收截面。此种碳纳米管共有四个峰值吸收截面,其波长分别为:0.3 μm,0.5 μm,0.9 μm和2.9 μm。吸收截面的峰值波长会随着管长的增加而向红端移动。当管长达到23个碳原子时,在～2.9 μm处有一个非常强的峰,这一峰值会随着偶极子数目的增加而减小,同时,随着偶极子数目的增加,吸收截面的峰值波长会向蓝端移动。碳纳米管在～0.3和～0.9 μm处的特征吸收截面可能可用于计算星际碳纳米管的丰度上限。

论文目录

文章来源

类型: 博士论文

作者: 陈秀慧

导师: 李爱根

关键词: 星际尘埃,星际碳尘埃,尘埃模型,星际消光,星际红外辐射

来源: 湘潭大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 天文学

单位: 湘潭大学

分类号: P14

DOI: 10.27426/d.cnki.gxtdu.2019.001664

总页数: 134

文件大小: 11436k

下载量: 12

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