Procesos Físicos del Polvo Cósmico: Extinción, Albedo y Síntesis de H2

11.- Dado que en la eficiencia de extinción, existe una parte de dispersión y otra de absorción, delimitada por el índice de refracción mu, por esto es que la eficiencia de extinción puede ser dividido por una eficiencia de dispersión y otra de absorción.

La relación entre la eficiencia de dispersión y la eficiencia de extinción es lo que se llama grano albedo (w), si w=1 es un grano de dispersión pura, y si w=0 es un grano de absorción puro, en palabras simples es la relación que muestra que tanto refleja una partícula.

12 .- Por lo general las partículas de polvo son perfectos dispersores de la luz, sin embargo su eficiencia de absorción no es cero, por lo que pueden emitir térmicamente. Por lo general el equilibrio térmico de los granos están en el rango de 30 a 50K o más, lo que significa que pueden radiar en el lejano infrarrojo.

Para que los granos de polvo emitan radiación, el grano debe calentarse (Absorbiendo un fotón, colisión con partículas o absorbiendo reacciones químicas), el cual es más eficiente y probable que los granos de polvo absorban fotones de luz estelar para luego emitir un fotón termal al enfriarse, para esto se espera que el enfriamiento radiativo establezca el equilibrio. Debido a esto, los granos tendrán un equilibrio entre la energía absorbida y la energía térmica emitida.

13.- Observacionalmente, la mayor parte de los granos de polvo, son formados en atmósferas de Gigantes Rojas y envolturas de Nebulosas Planetarias, todo esto debido a que se encuentran las condiciones ideales para la formación del polvo (altas densidades y temperaturas cinéticas cercanas a la temperatura de condensación de muchos metales). Otros sitios donde se ha visto la formación de polvo es en Novas, aunque las SNe son implicadas a una evidencia directa de formación de polvo, aún sigue siendo carente de información.

14.- Existen dos formas principales en el que el H2 se puede formar en la fase de gas. Una de ellas se llama Adjunto radiativo directo, en que dos átomos de Ho colisionan, formando H2 seguido de una radiación de 4.5 eV que se convierte en energía interna. Pero es un mecanismo muy lento e ineficiente debido a su coeficiente de velocidad y energía interna respectivamente.

El Segundo se llama Desprendimiento asociativo:

La primera reacción es la Radiación asociativa, en que es lenta, teniendo un coeficiente de velocidad dependiente de la temperatura. La segunda reacción Desprendimiento asociativo, es más rápido, donde su  coeficiente de velocidad es independiente de la temperatura pero debe competir con con la fotodisociación que tiene un coeficiente de velocidad cercano. Este mecanismo también es poco eficiente para la formación de H2, ya que es demasiado lenta para explicar las abundancias de H2 que se ven actualmente, pero es aceptable para el universo temprano, donde no hay metales y el gas es más caliente.

Existe otro mecanismo más favorecedor en la formación de H2 llamado Catálisis en la superficie del grano, en que un átomo de H es absorbido por un grano de polvo (en condiciones de baja temperaturas) si el H pasa más tiempo atrapado en el grano es más probable que se atrape otro átomo de H y por consiguiente se junten dentro del polvo, por lo que la energía de radiación de la reacción calienta el polvo, quebrando la “barrera de activación” y luego la molécula H2 formada es eyectada.