星际物质
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在天文学,星际物质(英语:Interstellar medium,缩写:ISM)是存在于星系的恒星系统之外,在太空中的物质和辐射。这些物质的形式包括电离的气体、原子、和分子,以及宇宙尘和宇宙射线。它们填充了星际空间,并且顺利地融入周围的星系际空间。能量以电磁辐射的形式占据相同体积的星际辐射场。
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星际物质无论是原子、分子或离子,都以物质的温度和密度区分出不同的相。星际物质主要由氢组成,其次是氦,还有相较于氢是微量的碳、氧和氮[1]。这些相的热压力彼此处于大致平衡的状态。磁场和湍流运动也提供星际物质的压力,而通常比热压力更为重要。
以地球的标准来看,所有相的星际物质都极为脆弱。冷的、稠密的星际物质,主要成分以分子的形式出现,并且密度达到每立方厘米106分子(每立方厘米100万个分子)。热的、弥漫的星际物质主要是离子化的原子,密度可能低至每立方厘米10-4个离子。相较于地球海平面大约是每立方厘米1019个分子,以及高度真空实验室每立方厘米1010个分子(100亿个分子),是极度真空的密度。依质量区分,星际物质的99%是各种类型的气体,只有1%是尘埃的颗粒[2]。在星际物质的气体中,91%是氢原子,8.9%是氦原子,只有0.1%是比氢和氦重的原子[3],在天文术语中称为金属。以质量区分,70%是氢,28%是氦,1.5%是重元素。在星际物质中的氢和氦主要是太初核合成的结果,而重元素则是恒星演化过程中淬炼的结果。
正是因为星际物质在恒星和星系尺度之间的作用,使它们在天体物理学中起著至关重要的作用。恒星在星际物质中最密集区域内形成,最终通过行星状星云、恒星风和超新星用物质和能量补充进星际物质内,有助于分子云的形成。这种恒星和星际物质之间的交互作用,有助于确定星系耗尽其气态含量的速度,从而确定其恒星形成活动的寿命。
航海家1号在2012年8月25日抵达星际物质,成为进入星际物质的第一个人造物体。研究星际尘埃和等离子的任务预计将进行到2025年。与它是孪生的航海家2号在2019年11月也进入了星际物质。