(一)宇宙中的射电辐射 射电星系(radio galaxies) 辐射机制： 同步加速辐射 射电星系为理解星系中 synchrotron radiation 超大质量黑洞和星系共 同演化提供了重要实验 室，有助于解开星系形 成演化模型里的一些关 键问题如cooling flow problem。 光学图像+VIA4.2cm射电连续谱+x-ray辐射 17
（一）宇宙中的射电辐射 射电星系(radio galaxies) 射电星系为理解星系中 超大质量黑洞和星系共 同演化提供了重要实验 室，有助于解开星系形 成演化模型里的一些关 键问题如cooling flow problem。 光学图像+ VLA 4.2cm射电连续谱+x-ray辐射 辐射机制： 同步加速辐射 synchrotron radiation 17
(一)宇宙中的射电辐射 同步加速辐射(Synchrotron radiation) 射电波段最重要的非热辐射机制 Centripetal Acceleration a=v2/r r 定义：接近光速的带电粒子绕磁场做回旋运动 卡=ma=qx 9>0 时被加速，沿运动方向发出极高准直性的辐射 主要特点：高度偏振（主要垂直于磁场方向）、幂 律谱(power-law)、高准直(beaming) 1-(5 3lB,2 Critical frequeney:Vc=4m 邻近星际介质的典型磁场强度B~5μG,在射电波段 金 的典型辐射需要洛伦兹因子y~10的电子 幂律谱形根源于具有幂律能量分布的相对论性电子，在正常星 系中（无AGN),通常认为这些电子起源于大质量恒星超新星爆 发遗迹中的激波加热 18
（一）宇宙中的射电辐射 同步加速辐射(Synchrotron Radiation) 定义：接近光速的带电粒子绕磁场做回旋运动 时被加速，沿运动方向发出极高准直性的辐射 射电波段最重要的非热辐射机制 主要特点：高度偏振(主要垂直于磁场方向)、幂 律谱(power-law)、高准直(beaming) Critical frequency: �/�c F( � ) 幂律谱形根源于具有幂律能量分布的相对论性电子，在正常星 系中(无AGN)，通常认为这些电子起源于大质量恒星超新星爆 发遗迹中的激波加热 18
(一)宇宙中的射电辐射 同步加速辐射(Synchrotron Radiation) 射电波段最重要的非热辐射机制 Centripetal Acceleration a=v2/r r 脉冲星的射电辐射 卡=ma=qx q>0 Magnetic Field max= 王 vlc 19
（一）宇宙中的射电辐射 同步加速辐射(Synchrotron Radiation) 定义：接近光速的带电粒子沿磁场做回旋运动 时被加速，沿运动方向发出极高准直性的辐射 射电波段最重要的非热辐射机制 主要特点：高度偏振(主要垂直于磁场方向)、幂 律谱(power-law)、高准直(beaming) �/�c F( � ) 脉冲星的射电辐射 19
(一)宇宙中的射电辐射 星系盘的射电连续谱的主要来源 λ(cm) 1000 100 10 0.1 0.01 TTT TTTT TTTTTT TTTTT TTTT 尘埃热辐射：恒星UV-optical-光子 1000 被星际尘埃吸收，尘埃再发射。典 型温度~30K。主导亚毫米波段辐 100 射。 S 自由自由辐射：大质量恒星激发的 ·同步加速辐射 10 电离氢区。典型电子温度5×103到 尘埃热辐相 104K。主导毫米波段辐射。 同步加速辐射：大质量恒星超新星 1 爆发后激波加速产生的接近光速带 电子自由-自由辐射 电粒子被星际磁场加速。主导cm及 以上辐射。 0.1 , 0.01 0.1 1 10 100 1000 10 v(GHz) 20
（一）宇宙中的射电辐射 星系盘的射电连续谱的主要来源 尘埃热辐射 电子自由-自由辐射 同步加速辐射 尘埃热辐射：恒星UV-optical光子 被星际尘埃吸收，尘埃再发射。典 型温度 ~ 30K。主导亚毫米波段辐 射。 自由自由辐射：大质量恒星激发的 电离氢区。典型电子温度5×103 到 104 K。主导毫米波段辐射。 同步加速辐射：大质量恒星超新星 爆发后激波加速产生的接近光速带 电粒子被星际磁场加速。主导cm及 以上辐射。 20
(一)宇宙中的射电辐射 原子氢HⅡ气体的21cm超精细结构线 氢是星际介质中含量最高的元素 分子氢H2没有永久偶极矩，因此没有在射电波段可探测的转动跃迁辐射 原子氢，HⅡ的21cm(1420.4MHz)超精细线在低密的星际介质中被大量探测到 电子 电子 质子 质子 自旋反转 发射21.11cm谱线 自发跃迁机率A10≈2.85×1015s1 跃迁时标 Ai6≈3.5×104 s11 million years 探测条件：低密（低于地面实验室的高真 空环境)、大量存在 Critical density 10-5cm-3(T>50K) 仅在星际介质(0.1-10cm3,80K-8000K中 被探测到 21
（一）宇宙中的射电辐射 原子氢HI气体的21cm超精细结构线 M81 • 氢是星际介质中含量最高的元素 • 分子氢H2没有永久偶极矩，因此没有在射电波段可探测的转动跃迁辐射 • 原子氢HI的21cm(1420.4MHz)超精细线在低密的星际介质中被大量探测到 质子 电子 自旋反转 发射21.11cm谱线 质子 电子 自发跃迁机率 跃迁时标 Critical density ～ 10-5 cm-3 (T > 50 K) Ø 探测条件: 低密(低于地面实验室的高真 空环境)、大量存在 Ø 仅在星际介质(0.1-10cm-3 , 80K-8000K)中 被探测到 21