TLDR;

Es ist ein Diagramm, das alle Physik- und Modellierungsoptionen zeigt, die in verschiedene Modelle (die farbigen Kästchen in der Mitte) einfließen, um eine SED zu berechnen.

Längere Antwort:

Erstens ist eine SED eine spektrale Energieverteilung , dh wie die Lichtmenge als Funktion der Wellenlänge variiert. Diese Art von Diagrammen hilft, die zugrunde liegende Physik eines Objekts zu verstehen.

Dies wird von vielen Dingen beeinflusst, zuerst von Dingen, die Licht aussenden (Sterne und AGN (aktive galaktische Kerne), und dann von Dingen, die dem Licht im Weg stehen (Gas und Staub).

Um also ein SED-Modell zu erstellen, müssen Sie zunächst wissen, wann sich Sterne bilden (Sternentstehungsgeschichten), welche Massen sie haben (anfängliche Massenfunktionen), wie viele Metalle sie enthalten und ob sich das im Laufe der Zeit ändert (Metallizität). Dann müssen Sie wissen, wie diese Sterne aussehen würden (Stellar-Vorlagen). Dann können Sie einige Modelle aktiver galaktischer Kerne (AGN-Vorlagen) einstreuen.

Jetzt haben wir die Lichtquellen, wir müssen uns Sorgen machen, welcher Staub das Licht machen wird (Staubdämpfung und Staubemission), und alle anderen Physiker einwerfen, die Sie verpasst haben (andere und Emissionslinien), bevor wir die endgültige Verteilung sehen.

Aber für jedes Bit der Physik können eine oder mehrere Entscheidungen getroffen werden, einige Modelle decken nur einen bestimmten Bereich des Parameterraums ab, sodass sie möglicherweise kombiniert werden müssen. Zum Beispiel hat das Anfangsmassenfunktionskästchen 4 Unterkästchen mit Zuordnungen zu Papieren, die wohlbekannte Anfangsmassenfunktionen beschreiben. Sie müssen sich also für eine entscheiden. Andere Physikoptionen, die Sie möglicherweise benötigen, um ein oder mehrere Unterfelder auszuwählen, je nachdem, welche Physik Sie einbeziehen möchten.

Jetzt kennen wir also die Hintergrundphysik dessen, was wir brauchen, wir müssen die Modelle zu einem Gesamtmodell kombinieren (die farbigen Linien gehen zu den farbigen Kästchen). Was dies also zeigt, ist, welche Physik in jedem Modell enthalten ist, und es wird zu einem kleinen Durcheinander, da jedes Modell mehrere Teile der Physik enthalten kann (entweder wird die Physik kombiniert oder es werden verschiedene Teile der Physik als Option zur Verwendung angegeben). .

SED-Anpassung

SED-Anpassung ist die Praxis, physikalische Eigenschaften einer Sternpopulation (einer Galaxie, eines Haufens ...) aus Messungen der spektralen Energieverteilung abzuleiten .

Das Spektrum einer Sternpopulation ist extrem informationsreich. Es kann verwendet werden, um auf Alter, Rotverschiebung, Metallizität, gegenwärtige und vergangene Sternentstehungsrate, gesamte Stern-, Staub- und Gasmasse sowie den relativen Anteil der verschiedenen Arten von Sternen zu schließen.

Um auf diese Parameter zu schließen, benötigt man eine Software, die in der Lage ist, anhand der Parameter ein Musterspektrum zu erzeugen (synthetisieren). Das Musterspektrum wird dann mit dem gemessenen Spektrum verglichen. Die Software ist auch in der Lage, den Parameterraum zu durchsuchen, um den Parametersatz zu finden, der ein Spektrum liefert, das dem gemessenen am ähnlichsten ist. Manche Software sucht nach den Parametern, die das minimieren$\chi^2$der Daten, andere bieten eine vollständige Bayes'sche Analyse des Parameterraums.

Die Mitte des Diagramms enthält die Namen verschiedener beliebter SED-Anpassungssoftware. Eine längere und umfassendere Liste finden Sie unter http://www.sedfitting.org/Fitting.html .

Wie man eine SED synthetisiert

Eine synthetische SED muss viele Aspekte berücksichtigen, die das Spektrum einer Sternpopulation beeinflussen können. Verschiedene Studien geben unterschiedliche Vorschriften zur Behandlung dieser Phänomene. Der äußere Ring des Bildes stellt einige der beliebtesten Rezepte vor und verbindet sie mit den SED-Anpassern, die sie verwenden. In diesem Sinne ist die Abbildung eine schnelle Referenz, um zu sehen, was jede Software berücksichtigt. Ein Experte, der auf diesem Gebiet arbeitet, kennt auf einen Blick die Vor- und Nachteile jeder Verschreibung und kann den SED-Anpasser entsprechend seinen aktuellen Bedürfnissen auswählen.

Stellare Vorlagen

In erster Näherung ist die SED einer Sternpopulation die Summe der Spektren der Einzelsterne. Es versteht sich von selbst, dass eine SED-Anpassungssoftware eine Sternenspektrenbibliothek benötigt. Das Spektrum eines einzelnen Sterns zu synthetisieren ist eine sehr komplizierte Aufgabe. Autoren von SED-Fittern verwenden normalerweise keine eigenen Generatoren für Sternspektren, sondern verwenden andere öffentliche Software. Diese Codes bieten eine Bibliothek vorberechneter Sternspektren für verschiedene Altersgruppen und Metallizitäten.

Anfangsmassenfunktion

Nicht alle Sterne sind gleich geschaffen. Wenn sich Sterne bilden, sind einige massereicher und andere leichter. Unterschiedliche Massen führen zu extrem unterschiedlichen Leben und Spektren. Wenn$100 M_\odot$von Gas in neugeborene Sterne umwandeln, muss der SED-Instruktor entscheiden, wie diese Masse auf die Sterne verteilt wird. Zum Beispiel wissen wir, dass die Mehrheit der Sterne hat$M \le 1M_\odot$und sehr wenige Sterne haben$M>10M_\odot$. Die Anfangsmassenfunktion (IMF) ist die Verteilung der Massen unter einer neugeborenen Sternpopulation.

In der Abbildung sind einige der beliebtesten IWFs aufgeführt, die mit dem Namen des ersten Autors des Papiers, das sie vorgeschlagen hat, aufgeführt sind. Sie bestehen normalerweise aus Potenzgesetzen oder gebrochenen Potenzgesetzen.

Geschichte der Sternentstehung

Wurden alle Sterne in einem einzigen Ausbruch geboren, wie in einem Kugelsternhaufen? Oder haben sie sich langsamer gebildet? In wiederholten Ausbrüchen? Geht die Sternentstehung jetzt noch weiter? Diese Fragen beantwortet die Funktion der Sternentstehungsgeschichte, die die Sternentstehungsrate (Sonnenmassen pro Jahr) als Funktion der Zeit seit der Geburt der ersten Sterne bis heute angibt. Junge Sterne haben ein ganz anderes Spektrum als alte, daher ist es wichtig, bei der Generierung einer SED das unterschiedliche Alter der Sterne in der Sternpopulation im Auge zu behalten.

Staubdämpfung und Emission

Das Vorhandensein von Staub kann die Form einer SED erheblich verändern. Staubpartikel absorbieren sichtbares und UV-Licht und geben die Energie im Infraroten zurück. Es wurden verschiedene Modelle vorgeschlagen, um die Wirkung von Staub auf eine SED zu berücksichtigen.

AGN-Vorlagen

Wenn die Galaxie einen aktiven galaktischen Kern enthält, ist es grundlegend, ihn in die synthetische SED aufzunehmen. Der Fluss des AGN kann im Alleingang den Fluss der gesamten Galaxie übersteigen . Auch hier können verschiedene AGN-Vorlagen verwendet werden.

Metallizität

Die Metallizität eines Sterns beeinflusst sein Spektrum stark. Die Metallizität eines Sterns wird normalerweise gleich der Metallizität des Gases genommen, aus dem sich der Stern gebildet hat. Im frühen Universum war die Metallizität des Gases gering, aber Sterne produzieren Metalle und geben sie an das interstellare Medium ab, daher wird die zweite Generation von Sternen tendenziell eine größere Metallizität haben und so weiter. Ein SED-Anpasser kann diese Tatsache ignorieren und die Metallizität konstant halten (z. B. wenn er auf einzelne Burst-Populationen spezialisiert ist) oder versuchen, die variierende Metallizität auf kompliziertere Weise zu modellieren.

Emissionslinien

Ein SED-Anpasser kann sich dafür entscheiden, eine detaillierte Behandlung von Emissionslinien aus H2-Regionen, planetarischen Nebeln, Supernovae, interstellaren, zirkumstellaren und intergalatischen Medien usw. zu berücksichtigen ...

Andere

Einige SED-Anpasser erweitern ihren Fokus auf einen extremen Teil des EM-Spektrums (die meisten von ihnen behandeln normalerweise nur IR-sichtbares UV), wie Radio oder Röntgen.