被吸收的星光变成长波辐射

星际尘埃加热与偏振

被尘埃云挡住的光，去了哪里？ 尘埃吸收星光，再把能量辐射到更长的波长。受照的一面较暖，内部受遮蔽处较冷。排列一致的颗粒对两个电场方向的吸收不同；沿同一视线比较时，透射光和热辐射偏好的偏振方向互相垂直。

拖动受照尘埃云和规定的排列方向，跟随同一份吸收功率，看颗粒温度、红外辐射和偏振怎样改变。

截获的恒星功率 $f_{\rm abs}=0.344\%$

质量加权颗粒温度 $\langle T\rangle_M=51.4\,\mathrm K$

观察方向的热辐射线偏振 $p=28.8\%$

省略的红外再吸收上界 $\epsilon_{\rm IR}\le 0.0653\%$

跟着被吸收的光看温度

恒星光度

300

L_\star/L_\odot

尘埃质量

0.500

M_{\rm d}/(10^{-3}M_\odot)

恒星到云中心的距离

0.114

d/\mathrm{pc}

排列方向与观察视线的夹角

90.0

\vartheta_B/{}^\circ

拖动云中心或紫色排列方向柄。在方向球投影内部拖动，也会改变垂直于画面的分量。

默认云已计算；吸收功率和热辐射图已显示。

排列参数与模型边界

排列方向的天空方位角

0^\circ

\varphi_B/{}^\circ

规定的吸收各向异性

0.350

\eta

密度固定，只算吸收和大颗粒热平衡，恒星谱固定。排列是输入；没有散射、RAT演化、PAH随机加热或动力学时钟。

红外逸出和省略的CMB加热都有明确上界。超出暖粒、薄红外模型时保留上一接受状态；抽样收敛证据没有证明所有连续设置共享一个误差界。

光源标记作放大。云点表示计算温度与质量，下方图像采用固定远场观察方向。

温度颜色在 $30\text{–}80\,\mathrm K$ 之外饱和；点面积正比于单元质量。

方向柄表示单位轴；投影长度的改变来自出平面分量，不代表场强。

复算另列的真实测光练习

模型假设

光源采用固定恒星谱，尘埃密度是静止的紧支撑椭球。正定各向异性吸收实际衰减两个横向偏振分量，损失的功率加热同一格质量；检查过的平衡温度再产生有方向的热辐射Stokes谱和图像。这里使用只吸收、处于热平衡的大颗粒教学材料，原生Astrodust另列为固定参照。颗粒排列是输入，没有求RAT演化、磁流体反馈、散射、旋转尘埃或PAH随机加热。热辐射再吸收和CMB只有在保存的总辐射损失、加热上界内才省略；候选状态越界时保留上一次接受的状态。生产网格在固定与连续输入样点上和独立方法比较过，抽样证据没有证明整个连续域的统一误差界。观察方向固定为远场平行射线，与场景投影分开。光源标记作放大，云点表示求积质量和计算温度；独立PSF图才表示积分通量。真实星系测光另属有条件的观测系颜色练习，没有据此推断物理尘埃质量或唯一三维磁场。

从同一片接受的云读取光和热

场景投影物理位置 $x,z$ ；固定观察图采用天空平面 $x,y$ ，光沿 $+z$ 传播。

光源、吸收功率与热辐射

金线是入射光源，蓝线是沉积到云中的功率，粉线是同一批单元的发射；纵轴为每对数频率的功率。

固定观察方向的热辐射图与电场方向

亮度作拉伸显示。白线表示热辐射电场方向，长度不表示偏振比例。

观察方向与场景视图分开固定。这些模型通量来自接受的单元，并经过声明的高斯PSF；真实星系测光另有保存数据教程。导出包含同一组输入、数组、谱、图和物理上界。

先抓重点

核心问题: 云的位置与颗粒排列，怎样改变同一套吸收和发射？
一句话直觉: 每条光线损失的功率，加热的正是随后发射的那格质量。沿同一条指定视线比较时，排列使透射光和热辐射偏好的方向互相垂直。

核心数学模型

两个吸收方向

I_j^{\rm out}=I_j^{\rm in}e^{-\Sigma\kappa_j}

每个横向偏振分量都有按尘埃质量定义的吸收不透明度；柱密度与不透明度决定透射比例。

同一单元的热平衡

P_{\rm abs}=4\pi m\int_0^\infty\frac{\operatorname{tr}\boldsymbol\kappa_\nu}{3}B_\nu(T)\,d\nu

被移除的光源功率决定单元温度。冷却要把所有方向相加，使用张量的角平均，不能只取某条观察视线。

线偏振

p=\frac{\sqrt{Q^2+U^2}}{I}

总强度与两个有符号线偏振分量来自同一张观察图；投影没有偏好方向时，线偏振为零。

常见难点

云点颜色表示温度

容易误解云点颜色就是测得的红外照片。

正确理解物理场景按单元计算温度着色；独立数据行的图像，才把这些单元的有方向发射经过固定PSF积分。

排列是规定的输入

容易误解移动方向柄就求出了磁场怎样排列颗粒，或测出了场强。

正确理解方向与各向异性是吸收张量的输入。这里计算它们的辐射后果，没有演化RAT排列或气体。

动手实验

01
先找受照的暖面
从“受照的一面较暖”开始，沿金色光线比较靠近光源与被遮蔽一侧的云点颜色。
你会看到： 谱图把入射恒星、在此吸收的功率、同一批单元的辐射分开显示。
02
移动实际的云
把云中心拖向恒星，再改变尘埃质量，同时观察温度与截获功率。
你会看到： 距离改变照明；增加质量既改变发射物质的数量，也改变柱密度与遮蔽。
03
转动实际排列方向
拖紫色柄，或选“转动偏振方向”；再选“排列沿着视线”。
你会看到： 热辐射电场白线随投影各向异性转动；排列沿观察方向时，投影偏好消失。
04
读取接受的状态
试较大质量与较亮光源，再导出。若薄红外或暖粒边界拒绝请求，比较显示的接受输入与被拒绝的请求。
你会看到： 场景、谱、图与导出保持同一批接受的单元数组。温度数值根求出来了，并不自动证明再吸收可以忽略。

星际尘埃加热与偏振

从同一片接受的云读取光和热

跟着光走进受照的云

核心数学模型

两个吸收方向

同一单元的热平衡

线偏振

常见难点

云点颜色表示温度

排列是规定的输入

动手实验

先找受照的暖面

移动实际的云

转动实际排列方向

读取接受的状态

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