Propiedades del polvo interestelar

Sí, la #1 es la respuesta correcta.

1. ✅ Para partículas pequeñas como granos de polvo y moléculas, la luz generalmente interactúa más fácilmente con partículas del mismo tamaño que su longitud de onda. Esto se ve como el máximo en la siguiente figura. Es decir, la sección transversal de la partícula no depende de su forma exacta, sino de la relación entre el tamaño y la longitud de onda de la luz incidente: A medida que las partículas se hacen más grandes, se entra en el régimen de dispersión “geométrica”, donde la sección transversal se aproxima a la sección transversal geométrica (p. ej.$\pi r^2$para una esfera, etc.), mientras que a medida que las partículas se vuelven más pequeñas, se entra en el "régimen de Rayleigh", donde la sección transversal cae proporcionalmente a la longitud de onda a la potencia de$-4$.

   Dado que por observación sabemos que el polvo interestelar afecta significativamente a la luz óptica y, en particular, a la ultravioleta, sabemos que los granos de polvo deben tener aproximadamente el tamaño de la longitud de onda de esa luz. Un modelado más cuidadoso muestra que una distribución típica del tamaño del polvo cósmico puede describirse mediante una ley de potencia con la probabilidad de tamaño$r$disminuyendo aproximadamente como$P(r) \propto r^{-3.5}$( Matis et al. 1977 ). En otras palabras, por cada grano de polvo de tamaño$r$, hay 3.000 veces más granos de polvo de tamaño$r/10$.

2. 🚫 Las partículas de polvo "normales" están en el rango de 1 a 100$\mu\mathrm{m}$(gracias por las fuentes @uhoh y @PeterErwin , a menos que se refieran a motas de polvo que miden más de mm a cm. En cualquier caso, el polvo cósmico no es mucho más grande que el polvo normal, por lo que el número 2 no es correcto.

3. 🚫 #3 tampoco es correcto. Si bien es cierto que el 98% del gas interestelar es hidrógeno y helio, el último 2% está compuesto por polvo. Es decir, hierro, carbono, silicio, oxígeno, etc.

4. 🚫 Finalmente, si bien es cierto que el polvo absorbe o dispersa la luz azul de manera más eficiente que la luz roja, el polvo no emite luz azul. Si se absorbe, la energía se utiliza para calentar el polvo y luego se vuelve a emitir como luz infrarroja. Así que el #4 tampoco es correcto.

En la figura a continuación, puede ver cómo la sección transversal de una partícula (idealizada) depende de la relación entre su tamaño$r$y la longitud de onda$\lambda$de la luz incidente.

^{Crédito: Catslash, dominio público, vía Wikimedia Commons con anotaciones propias.}

Si es correcto.

Como dijiste, las partículas de polvo interestelar tienen más o menos el mismo tamaño que el polvo terrestre. Creemos que están compuestos principalmente de carbono y silicatos. El tamaño y la composición se pueden deducir de la curva de absorción. La curva te dice que el polvo interestelar absorbe mucha luz azul/UV, y una vez que los granos alcanzan una temperatura de equilibrio, vuelven a emitir esta energía en la banda infrarroja.

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