Spektri-indeksi ja spektriviivat

Spektri-indeksi

Havaitsemalla radiolähdettä mahdollisimman monella taajuudella voidaan määrittää sen kontinuumispektri, josta voidaan suoraan tehdä päätelmiä lähteessä vaikuttavista säteilymekanismeista. Spektri-indeksi alfa määritellään siten, että havaittu vuontiheys on verrannollinen f^{alfa}:aan, tai -- erityisesti vanhemman käytännön mukaisesti -- lambda^{alfa}:aan. (Jos lasket spektri-indeksiä, kerro aina varmuuden vuoksi kumpaa käytäntöä noudatat!).

Vuontiheys vs. taajuus -plotissa spektri-indeksi siis kertoo käyrän kulmakertoimen jyrkkyyden. Termisille lähteille tyypillinen spektri-indeksi on alfa=+2 (käytännöllä f^{alfa}). Synkrotronisäteilyn optisesti paksulle osalle alfa=n.+2.5, optisesti ohuelle luokkaa alfa=n.-0.5. Termisen säteilylähteen erottaa synkrotronilähteestä siis parhaiten siitä, että taajuuden kasvaessa termisen lähteen spektri nousee, synkrotronilähteen laskee, tai ainakin taittuu jossakin kohdassa laskuun joka voimistuu korkeammilla taajuuksilla.

Monille radiolähteille, esim. kvasaareille, pyritään määrittämään spektri-indeksi kahden taajuuden välille, tai useiden taajuuksien välisille jaksoille. Näin voidaan päätellä tarkemmin kohteen rakennetta ja siinä vaikuttavia säteilymekanismeja. Kvasaareille kiinnostavia spektri-indeksejä ovat usein muutaman GHz:n ja muutaman kymmenen GHz:n väliset arvot, esim. alfa(10-90GHz), joista nähdään, missä kohdassa spektri "taittuu". Havainnoista spektri-indeksi lasketaan: alfa=log(S1/S2)/log(f1/f2), missä f1 ja f2 ovat havaintotaajuudet (esim. f1=10GHz, f2=90GHz), ja S1 vuontiheys taajuudella f1, S2 taajuudella f2.

Spektriviivat

Spektriviivoja esiintyy monenlaisessa tähtienvälisessä aineessa. Viivat eivät ole täydellisen kapeita ja teräviä, vaan leventyneitä Heisenbergin epätarkkuusperiaatteen mukaan. Kullakin viivalla on ominainen, luonnollinen leveytensä, johon lisäksi vaikuttavat muutkin tekijät (mm. Doppler-leveneminen, paineen aiheuttama leveneminen).

Useimpien radioviivojen leveydet ovat niin kapeita, että viivaprofiilit määräytyvät kaasun termisten ominaisuksien ja bulkkinopeuden perusteella. Viivaprofiileita voidaan kuvata joko nopeuden tai taajuuden funktiona, jolloin positiivinen nopeus on poispäin meistä, eli punasiirtynyt matalammille taajuuksille.

Viivojen Doppler-leveneminen: Kaasussa atomit liikkuvat sitä nopeammin, mitä korkeammassa lämpötilassa kaasu on. Siten yksittäisten atomien aiheuttamat spektriviivat siirtyvät Dopplerin ilmiön vaikutuksesta. Havaittu viiva koostuu silloin joukosta eri tavoin Doppler-siirtyneitä viivoja, ja viivan muoto riippuu siitä, miten paljon kaasussa on eri nopeuksilla liikkuvia atomeja. Kullakin Doppler-siirtyneellä viivalla on oma luonnollinen (laskettavissa oleva) leveytensä. Lopullinen viivaprofiili saadaan painottamalla Doppler-siirtyneitä profiileja kaasun nopeusjakaumasta saatavalla hiukkasten lukumäärällä ja integroimalla eri nopeuksien yli. Näin saadaan ns. Voigtin profiili, jolla voidaan varsin hyvin kuvata useimpia spektriviivoja.



Tämä sivu on päivitetty viimeksi: 2008-09-24 / AL.