AC30 · 被外流气体散射的光

恒星风与P Cygni谱线

恒星风为什么拿走蓝侧的光，又添上散射发射？ 朝向我们的气体，从星盘光里拿走蓝移部分。风中更大范围的气体又把光散射进视线，在谱线两侧添上发射；恒星本身和观测孔径还会挡掉一部分光。

拖动风速标记和收集孔径，看同一股外流气体怎样吸收、散射光，并留下可保存的P Cygni谱。

计算外缘的实际风速 $v_{\rm out}=176\,\mathrm{km\,s^{-1}}$

保存谱的吸收为正面积 $W_v=14.8\,\mathrm{km\,s^{-1}}$

模型散射光子的收集比例 $f_{\rm cap}=79.7\%$

模型散射光子的回星比例 $f_{\rm back}=20.3\%$

改变气流，观察谱形

渐近终端速度

200

v_\infty,/,\mathrm{km\,s^{-1}}

加速区形状

1.00

\beta_{\rm w}

固定参考不透明度下的质量流量

1.00

\dot M/\dot M_{\rm ref}

收集孔径半径

8.00

p_{\rm ap}/R_\star

拖动风速箭头或收集孔径，下方谱形来自保存的光子观测。

默认光子观测已经保存。

不透明度假设与计算范围

相对电离与线不透明度乘数

1.00

\begin{aligned}\rho&=\frac{\dot M}{4\pi r^2v}\\[4pt]\tau&=\frac{\kappa_V\rho}{\mu^2v^\prime+(1-\mu^2)v/r}\end{aligned}

速度律由我们规定。一条线的辐射力另作检查，远不足以维持这股风。内禀线宽为零，固定每秒八千米的高斯宽度属于探测仪器。

阅读并复算原始IUE观测

模型假设

模型规定平稳球对称、单调增加的beta速度律，密度遵守质量连续性。单条孤立、内禀宽度为零的共振线采用各向同性保守Sobolev散射，包含有限恒星照明和局部多次相互作用的逃逸概率。不透明光球吸收返回光子，覆盖完整星盘的孔径仍可能漏掉散射晕。这里计算谱线形成，没有求解流体动力学或自洽辐射驱风；给定示例连续谱与线不透明度时，算出的一条线辐射力仍远低于维持规定流场所需的力。仪器高斯标准差固定为每秒八千米，并非风的热或湍流宽度。先对光子强度卷积、分箱，再生成合成泊松计数。真实IUE资料独立固定，采用真空、日心波长和原生质量标记；其FN噪声不是物理流量误差。参考不透明度和电离比例都是假设，不给出真实质量损失后验。忽略非单调速度、双重线重叠、真实相函数、偏振、非LTE布居、团块与速度空隙、连续吸收和热光子生成。计算体积有限，外缘速度不同于渐近终端速度。流点权重、速度箭头和播放时间作示意。

同一股气流留下的光子谱

蓝点来自保存的合成计数，浅色线是单列的零内禀宽度风谱，橙线包含固定仪器响应。

保存观测与声明的探测器期望

散射后的光子去了哪里

固定IUE原始观测，原生级次分别保留

蓝色为83级，橙色为82级；虚线标记MgII实验室真空波长。

纵轴每单位为： $10^{-11}\,\mathrm{erg\,cm^{-2}\,s^{-1}\,\mathring A^{-1}}$

默认观测已保存并分析。

辐射力失配、质量标记与来源

把一条线的辐射力与规定气流所需的加速和引力相比，它远不足以维持气流；这里没有解出流体动力学风。

有条件的线辐射力与所需力之比

LWP15586 · 1989年5月24日 · 239.493秒。83/82级次保留真空日心波长、独立重叠和质量筛选缺口；FN噪声不是校准后的物理流量误差。

调风参数时，真实观测保持固定。MgII是含恒星、星际结构的双重线，SiIV混叠较重；单线教学模型用于比较机制，没有拟合真实质量损失。

阅读原始观测与离线复算

先抓重点

核心问题: 哪些光子被恒星挡住，哪些又漏出了小孔径？
一句话直觉: 前侧气流能吸收星盘光，更大范围的风又把光散射进视线；星盘遮挡与孔径损失作用在不同路径上。

核心数学模型

平稳质量流量决定密度

\rho(r)=\frac{\dot M}{4\pi r^2v(r)}

每单位时间穿过各球壳的质量相同。质量流量固定时，气流越快，在一层里停留越短，密度就越低。

视线方向的共振梯度

\tau(\mu,r)=\frac{\kappa_V\rho}{\mu^2v^\prime+(1-\mu^2)v/r}

梯度同时包含径向加速与球形流场方向的投影变化，切向射线不能只用径向速度导数。

透射与散射光

I_{\rm out}=I_{\rm in}e^{-\tau}+S(1-e^{-\tau})

源函数来自有限星盘照明与局部Sobolev逃逸概率，同一条射线上再分别计算透射和散射光子。

常见难点

吸收谷没有毁掉所有光子

容易误解蓝侧少掉的每个光子都被气体毁掉了。

正确理解保守共振散射改变传播方向。一部分光子从散射晕进入视线，一部分返回不透明恒星，还有一部分漏出孔径。

深吸收不等于唯一质量损失

容易误解只看吸收谷深度，就能知道真实质量损失率。

正确理解电离比例与线不透明度会和质量流量相乘，饱和还会藏起更多物质；比较时必须知道采用了哪些假设。

动手实验

01
找到近侧共振
先用“蓝侧吸收与散射发射”，沿高亮近侧射线看，再对照下方保存谱。
你会看到： 迎面而来的前侧风削弱星盘射线，星盘之外的气体又添上散射发射。
02
让孔径漏掉一部分光
向内拖动琥珀色孔径点，仍让整个星盘落在孔径内。
你会看到： 局部气流和源函数不变，散射晕发射减少，星盘连续谱还在，净吸收面积随之增加。
03
看风速怎样同时改变光学厚度
向外拖动蓝色速度箭头，对比多普勒范围、密度流点和保存谱。
你会看到： 质量流量固定时，更快的风让密度降低，也改变共振梯度；谱线的深度和宽度都会变化。
04
把谱线形成与风的启动分开
展开辐射力诊断，比较一条线的力与规定气流所需的力。
你会看到： 示例中的一条线远远推不动这股风。速度律是给定输入，这里解释的是谱线怎样形成，没有求出风怎样加速。

恒星风与P Cygni谱线

同一股气流留下的光子谱

跟着共振光子穿过外流气体

核心数学模型

平稳质量流量决定密度

视线方向的共振梯度

透射与散射光

常见难点

吸收谷没有毁掉所有光子

深吸收不等于唯一质量损失

动手实验

找到近侧共振

让孔径漏掉一部分光

看风速怎样同时改变光学厚度

把谱线形成与风的启动分开

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