星光怎样推走恒星的气体

先看蓝光为什么少了一块

把恒星当作远处的一盏亮灯。灯前有一层向我们流来的气体，它恰好能拦住某个原子跃迁附近的光。因为气体在运动，被拦住的光在我们的谱上偏向蓝侧，于是连续谱里出现一条吸收谷。

P Cygni既是一颗恒星的名字，也给这种谱形起了名字。配套IUE资料里，镁离子的紫外双重线能让人看到这种轮廓。原始数据还包含星际吸收、其他谱线和仪器处理痕迹；我们先用最清楚的几何关系理解它。

能吸收星盘光的，必须是挡在星盘前面的气体。远侧气体位于灯的后面，不能从那条直达我们的星盘射线上拿走红光。这条简单的位置关系，先把蓝侧吸收和远侧红移区分开了。

原子的电子有离散能级，合适能量的光子才能把它从一个能级带到另一个能级。这样的相互作用在光谱上集中成一条线，称为共振线。气体未必能有效拦住旁边所有颜色的光。

光子除了能量，也携带动量。它被原子吸收，原子就收到一个沿入射方向的推力脉冲；随后再发出光子，反冲方向随出射方向而变。恒星照来的光整体朝外，许多次相互作用可以留下净向外的动量。

下面的关系只说一个光子的动量。能量越高，动量越大。要把它变成气体受到的力，还得计算每秒有多少光子真正遇到原子，以及它们最后去了哪个方向。

p_\gamma=E_\gamma/c

E_\gamma

是光子能量，

c

是光速；

p_\gamma

的单位和普通物体的动量一样。

把视线移到星盘边缘以外。那里没有直达的明亮星盘背景，可是气体仍受到恒星照明。它把一些光散射到我们这边，就会在谱上添出发射。迎面而来的部分偏蓝，远离我们的部分偏红。

吸收谷和发射峰，可以由同一股风里的不同位置共同形成。一片扩张的风，就能在不同路径上同时做这两件事。完整谱形需要把整片可见气体加起来，而不是给蓝侧画一个谷、再随手补一个红峰。

不透明恒星还会挡住一部分远侧发射。有些散射光子返回光球，有些从更远的散射晕进入视线。若收集孔径太小，散射晕的一部分会漏掉，而星盘连续谱仍被收全。发射和吸收的面积便不必相消。

这里说的是光子怎样分路。气体运动时，光子还可能把一小部分能量转成机械功；把光子数和能量分别计算，后面才能判断星光是否真的推得动风。

风越快，多普勒变化覆盖的频率范围通常越宽。不过，同样多的物质每秒穿过一层，更快就意味着停留时间更短，密度随之降低。速度沿视线变化得更快，也会缩短一个光子与这条线保持共振的距离。

这两件事都会影响吸收强度。比如保持质量流量和形状不变，把速度标度从每秒二百千米提高到三百千米，密度降为原来的三分之二，共振梯度增加到一点五倍。局部共振光学厚度约剩原来的四成四，谱线不会只是横向拉长。

孔径控制的是另一件事。把孔径收小，气体没有因此变稀或减速；只是更少的散射光抵达收集范围。把速度和孔径分别改变，便能看出谱形中哪些变化来自物质，哪些来自观测方式。

一条线可以很深，却只拦住恒星总光度里很窄的一段。能把那个频段吸得很暗，并不代表它拿到了足够多的总动量。默认示例里，把这一条线的辐射力真的算出来，仍不到维持规定气流所需力的千分之一。

真实热恒星有许多跃迁，各种离子的布居也随辐射和密度改变。要算出风怎样启动、每秒能带走多少物质，需要把这些相互作用与流体运动连起来。平稳的给定速度律，可以用来研究谱怎样形成；它本身还不是加速方程的解。

恒星风也不只有一种驱动方式。太阳风中的气体压力和磁过程、冷星周围的尘埃，提出的是不同问题。这里抓住的是热而明亮恒星的一条线索：光谱里的缺口和亮峰，记录了光子如何遇见外流物质。