利用宇宙學原理來對銀河系的消光進行獨立測量

  銀河系是一個盤狀星系，在銀盤上有很多氣體和塵埃，因此形成了肉眼可見的壯觀的“黑色星云”。在沿著銀盤的方向(低銀緯)上，由于塵埃的嚴重消光，在光學波段幾乎無法看到銀河系以外的天體。

  因此，對于河外天體來說，銀河系的塵埃消光是一個必須改正的效應。近二十年來，天文研究領域應用最廣泛的銀河系消光圖是1998年Schlegel等人基于紅外衛(wèi)星測量到銀河系的塵埃輻射所給出的結果(以下簡稱SFD消光圖)。自SFD消光圖發(fā)表以來，陸續(xù)有很多工作對銀河系的消光進行了獨立測量，從而對SFD圖進行進一步的檢驗。在這些檢驗方法中，一個巧妙的方法是利用宇宙學原理來對銀河系的消光進行獨立測量。

  所謂宇宙學原理是指宇宙中不存在特殊的位置，即在大尺度上，宇宙是均勻和各向同性的。因此，我們在不同的方向上看銀河系外的天體，其統(tǒng)計性質在大尺度上應該是完全一致的。具體來說，在相同的觀測深度上，我們應該看到相同數(shù)目的天體，而且這些天體統(tǒng)計上的物理性質比如平均顏色，也應該是完全一致的。但是，如前所述，銀河系消光會在觀測上打破這種宇宙學原理所預言的各向同性。在較高消光的天區(qū)，同樣的天體會在觀測上變得更暗。也就是說，觀測到同樣的深度，較高的消光天區(qū)能看到的天體數(shù)目會變得更少。不僅如此，由于塵埃在短波段的消光比長波段更強，天體在高消光天區(qū)的顏色也因此會變得更紅。

  近日，中國科學院上海天文臺博士研究生李林林在導師沈世銀指導下，從宇宙學原理出發(fā)，基于塵埃在短波段消光較強的特征，首次利用光學范圍內(nèi)波長最短的u波段的海量觀測數(shù)據(jù)對銀河系的消光進行了系統(tǒng)的統(tǒng)計研究。該工作所利用的數(shù)據(jù)來自中國天文學家主導的南銀冠u波段巡天項目。該工作的創(chuàng)新點在于首次同時將通過星系計數(shù)獲得的銀河系塵埃消光和通過星系顏色獲得的紅化效應結合起來，在海量數(shù)據(jù)的支持下獲得了高精度的統(tǒng)計結果。

  研究結果表明，目前通用的SFD銀河系塵埃消光圖在高消光天區(qū)存在顯著的高估現(xiàn)象。不僅如此，通過將銀河系的塵埃消光和紅化結合，該工作還進一步利用統(tǒng)計方法對銀河系塵埃的物理性質給出了限制：銀河系塵埃的消光曲線可以由某些模型，如O’Donnell在1994年所給出的經(jīng)典消光曲線精確描述，而某些模型，如Fitzpatrick在1999給出的修正版消光曲線則和觀測數(shù)據(jù)存在顯著偏離。