天文学において光屈折はいつ重要ですか？

一般に重要な天体物理学のシステム/モデルとは何ですか？

この質問では、地球の大気や機器の内部での屈折については考慮しないでください。

コメント：重力レンズは光路に影響を与えますが、光学屈折とは異なります。以下では触れないようにお願いします。

radiative-transfer

— アレクセイボブリック
ソース

あなたは望遠鏡/器具の屈折を意味しますか、それとも光が生成されて私たちに向かって進むのですか？

— Francesco Montesano

@FrancescoMontesano：ありがとう、関連性があります！機器の屈折ではなく、天体物理学を意味します。

— Alexey Bobrick 2013

回答:

光の屈折は、屈折率が変化したときの光線の方向の変化に関連しています。地球の大気と計器を除いて、屈折は天文学にほとんど/まったく影響を与えないと思います。

私たちがいくつかの重要な屈折を（おそらく）持つことができる唯一のケースは、星の連星や惑星系の近端の食い違いです。彼の星の後ろを通過する惑星を想像してみましょう。光の一部は恒星の大気を通過し、屈折します。大気は湾曲しており、高さによって屈折率が変化する可能性があるため、惑星の光を分散させるレンズのように機能します（直感ではそうです）。

編集同様の説明が、雰囲気のある他のオブジェクトの後ろを通過するすべてのオブジェクトに一般的に当てはまります。

そして、重力レンズ効果（もし許せば）があり、これは観測に大きな影響を与えます。これは、銀河/銀河のクラスター（/星/ ...）の近くを通過するときに光線を重力曲げすることによって引き起こされます。標準レンズとの重力レンズの違いの1つは、屈折率に変化がないため無彩色であることです（すべての波長が同じ角度で曲がります）。

有効屈折率は次のように記述できます（ソース：ナラヤンとバーテルマン（pdf））：ここで、は重力ポテンシャルであり、通常はオブジェクトの位置の関数です。

n = 1 + \frac{2}{c^{2}} | Φ |

$n = 1 + \frac{2}{c^{2}} |\Phi|$

Φ

$\Phi$

重力レンズ効果は、3つのグループに正規に分類されます。

強いレンズ効果、通常は銀河団または大規模な銀河の周りで観察されます。重力ポテンシャルが非常に強いため、HSTからのこの印象的なAbell 2218の画像のように、背景の銀河の画像は弧とリングに大きく歪んでいます。

_{（ソース：hubblesite.org）}
弱いレンズ。銀河の光は私たちのところへ移動している物質（そして多くの暗黒物質）に遭遇し、屈折します。これは強力なレンズのように劇的な効果はありませんが、銀河の形状を歪めます。そして、この歪みは、たとえば、ある物体の周りの暗黒物質の分布や宇宙の内容を研究するために使用できます。
マイクロレンズ。星を観察して、何らかの形で暗黒物質の塊が星の前を通過することを知っていると想像してみてください。ブロブは星の形をゆがめるには十分な大きさではありませんが、確かに星の光度を少しだけ増やします。

— フランチェスコ・モンテサーノ
ソース

どうもありがとうございました！通過する惑星からの光の屈折は、私にとって良い例のようです。ただし、重力レンズ効果は屈折のように効果的に振る舞う場合でも、光学屈折とは性質が異なります。しかし、惑星だけがケースではないと思います。例えば、星間または銀河間媒質は、ある波長で屈折する可能性があります。

— Alexey Bobrick 2013

また、「屈折は天文学にほとんどまたはまったく影響を与えないと思います」というこの声明を裏付ける可能性のある物理的な理由を知っているかどうかも知りたいです。

— Alexey Bobrick 2013

@AlexeyBobrick 私は重力レンズが屈折ではないことを知っています（それが私が書いた理由ですif you allow me）、それは屈折のように見える最大の効果です。星間/銀河間中屈折に関する情報を探しているので、近いうちに回答を更新する予定です。約"I think that refraction has little/no impact in astronomy"：主な理由は、屈折についての話/論文/議論を覚えていないことです。そしてそれが問題であったなら、宇宙論（私の分野）にとって重要であろう。

— Francesco Montesano

率直に言って、私は屈折について言及しているあまり多くの話/論文を覚えていません。しかし、私はそれについての物理的な説明を見つけることは本当に興味深いでしょう。言及されたものとは別に、私が聞いたAGNトーラスの放射伝達にいくつかの影響があったかもしれませんが、私はそれを探す必要があります。

— Alexey Bobrick 2013

@FrancescoMontesano絶対に-私たちは同じ分野（レンズのある宇宙論）にいると思います。複数の人が質問に回答し、可能な場合は回答を改善するのに役立ちます。誰もが自分の分野のすべてを覚えているわけではありません。

— astromax 2013

暗黒物質の屈折率（重力レンズ効果とは異なります）と信号がどのように減衰するかについて話している論文を見つけました。論文のタイトルは、「コズミックインデックスオブ屈折からのダークマターコンストレイント」で、これが要約です。

素粒子物理学の暗黒物質候補は、量子ゆらぎを介した場合に限り、常に電磁相互作用を持っています。まとめると、暗黒物質は、その真空値から逸脱する屈折率を引き起こす可能性があります。その存在は、光の伝播と減衰における周波数依存効果を通じて示されます。周波数による屈折率の拡張に関する理論的制約、用語の物理的解釈、およびその係数を分離するために必要な特定の観察について説明します。これは、宇宙論的距離スケールでガンマ線バーストを表示する新しい機会の出現により、暗黒物質の新しいプローブとその直接検出の新しい可能性をもたらします。

正直なところ、暗黒物質の量子ゆらぎがどのようにそのような効果を生み出すことができるのか私は本当に理解していません。楽器の影響や大気の影響（および理論上の考慮事項）を除いて、私は正直に言うと、屈折が重要な影響として現れることを思い出しません。

— アストロマックス
ソース

私もまだ言えません。これはとても面白いです、ありがとう！

— Alexey Bobrick 2013

惑星の大気の端を通過する光源または電波のソースを観察することにより、曲がりと遅延（両方とも真空に比べて光の速度が遅いため）を使用して、その大気を分析できます。

4つの答え質問への惑星科学者たちは、金星の表面圧を実現しなかった場合は、ほぼ100倍という地球上でしたか？彼らはどのようにして知りましたか？ブラウジングには少し時間がかかりますが、価値があります。

単色搬送波を使用することにより、ビームがますます厚い層を通過するときに累積する総位相遅延（サイクル数）によって積分密度を検出できます。

これらはその答えからです：