天体光谱的认证.PDF

§4.9 天体光谱的认证 是进行光谱分析的基础，首先要证认出光谱 中出现的吸收线或发射线的波长，产生这些谱 线的元素及激发态或电离态。 4.9.1.波长标准 要在观测天体光谱的同时拍摄标准光谱( 比较光 谱) ，通常采用实验室光源(相对观测者是静止 的) ，这些光源常采用铁氖(Fe/Ne)、氦氖(He/Ne)、 氦氩(He/Ar)灯，这些元素谱线从短波到近红外 谱线较多，且波长都已精确测定(见书上P153) 。 氩光谱 Ar 4000-5500 Å 5500 -7000Å 用照相底片进行光谱测量时，将比较光谱拍在天体光 谱上下侧；用CCD测量时，不能同时记录，但要保证拍 摄的条件与仪器状况完全相同，一般是在每晚观测前和 观测结束时拍摄两次标准光源谱(灯谱) 。 波长定标时，要将CCD的pixel 的x坐标值换算成波长 值，可由2-3条标准灯源光谱的证认来完成。 4.9.2.天体谱线的证认 一个未知谱线的证认是比较困难的，不但需要观测处理 谱线的实践经验，还需要光谱理论知识和对所拍天体的 了解，如有何元素及在哪些波长会出现谱线等。 证认主序星的光谱比较容易，可借助于已认证了的同类 型星的光谱。最复杂的是证认气体星云、主序前星、新 星及其他特殊天体(类星体等) 的光谱，可把不同元素的光 谱与标准天体光谱分别比较。 通常先与氢(H)、氮(N)、钛(Ti)、钒(V)、铁(Fe)等元 素的光谱进行比较，因这些元素谱线不但在天体光谱中 相当多，且分布在各光谱段（可采用排除法）。 在低分辨率光谱中，往往很多谱线混合在一起，占据几 乎同一波长位置，会给证认带来困难。 4.9.3. 类星体光谱的认证 目前认为类星体是具有活动星系核的一类星系，其 共同物理特征表现为： • 光学星象与恒星类似(0.1pc，一般看不到星系晕) • 具有明显的发射线，高红移类星体常伴有吸收线出现。 • 连续谱主要为非热幂率谱(各波段比正常星系都强) • 绝对星等范围Mv ＝－23～－30m(天津四 -8.73m A2Ia) • 许多类星体具有光变，尤其是射电选类星体，光变周 期没有规律，周期长度从几周到几个月 类星体的光谱由三部分组成：连续谱、发射线和吸收线。下图是 何香涛老师1982年2月17 日在美国Palomar 山天文台发现的一颗非常 具有特色的类星体。当时5米望远镜才安装上双光束摄谱仪(中分辨 率) ，即将摄谱仪分为红光照像机(500-1000nm)和蓝光照像机(300- 550nm) 。两部分光谱再合在一起处理。该光谱仪的效率很高，一颗 19m左右的类星体候选体，只需露光1000秒，便可拍出清晰的光谱。 1. 类星体的发射线 类星体发射线的一个重要特征是同时出现很强的允 许线、半允许线和禁线（不满足选择原则的跃迁产 生），这在宇宙天体中几乎是唯一的。 宽而强的发射线是类星体光谱最显著的特征。类星 体的红移一般是根据发射线的位移测定的。 常用作证认的高红移类星体发射线 Ly α λ1216 Å C IV λ1549 Å C III λ1909 Å Mg II λ2798 Å 由14颗类星体的连续谱取平均，加上 3C323.1(Z=0.264)，PKS2344+09(Z=0.677)和 4C05.34(Z=2.86)得出的标准类星体发射光谱 (若没有红移时) 类星体发射线的“标准分布”图(没有红移时) 根据发射谱线的宽度可以区分为宽线和窄线。 宽线只有允许线和半禁线， 窄线才出现禁线。 这表明宽线和窄线形成于类星体的不同的区 域，分别称为宽线区(BLR)和窄线区(NLR) 。 宽线区和窄线区内的物理状态有着明显的不同。 发射线的形成机制目前多采用光致电离理论。 来自中心区域的高能连续辐射使发射线区的气体 光致电离，电离气