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消失的星光

探索缺失的光谱波长如何通过分子氢与紫外线的吸收相互作用来解释。

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自20世纪20年代以来,天文学家就已知,当他们观测许多炽热、明亮的恒星时,他们无法观测到应该看到的所有光。一些波长似乎在恒星与地球之间被吸收了。但被什么吸收了呢?七十年的推测导致了各种嫌疑犯,从尘埃颗粒到目前研究人员最青睐的,一种被称为多环芳烃的碳污垢。然而,没有任何单一的解释能够解释所有缺失的光谱波长。现在,IBM纽约T.J. Watson研究中心的两位激光专家提出了一种解决方案,该方案依赖于光与宇宙中最常见的分子——氢气的复杂相互作用。

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物理学家彼得·索罗金三年前开始研究这个问题。虽然大多数天文学家一直在假设不同的吸收材料来解释每一种缺失的光谱波长,但索罗金在激光方面的背景让他想知道是否正在发生更微妙的相互作用。他知道,只要光子的能量总和符合量子力学规则,分子就可以同时吸收两个光子。

索罗金与同事詹姆斯·格洛尼亚合作发现,实际上,如果恒星发出的可见光与恒星产生的丰富紫外线结合起来,分子氢确实可以吸收许多缺失的波长。

索罗金说,这种双重吸收可能会发生,如果来自恒星的紫外线(氢气本身无法吸收的波长)在附近的巨大分子氢云中来回反射。这将使紫外线保持在云中,不断积累,直到云被紫外线光子饱和。当来自另一个缺失波长的光子到达氢云时,它很可能会与紫外线光子结合,从而产生氢云中的分子可以吸收的能量包。

到目前为止,索罗金的想法受到了天文学家的冷遇,他们认为氢云无法被捕获的紫外线光子饱和,而且索罗金承认他的模型无法解释每一种缺失的恒星波长。但他表示,去年12月搭载在航天飞机哥伦比亚号上的紫外线望远镜的数据可能会支持他的理论。这些数据仍在分析中,但索罗金认为它们可能显示出紫外线从氢云中泄漏出来。如果存在这种紫外线发射,他说,那么每个人都必须认真对待这个问题。

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