星際物質
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在天文學,星際物質(英語:Interstellar medium,縮寫:ISM)是存在於星系的恆星系統之外,在太空中的物質和輻射。這些物質的形式包括電離的氣體、原子、和分子,以及宇宙塵和宇宙射線。它們填充了星際空間,並且順利地融入周圍的星系際空間。能量以電磁輻射的形式佔據相同體積的星際輻射場。
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星際物質無論是原子、分子或離子,都以物質的溫度和密度區分出不同的相。星際物質主要由氫組成,其次是氦,還有相較於氫是微量的碳、氧和氮[1]。這些相的熱壓力彼此處於大致平衡的狀態。磁場和湍流運動也提供星際物質的壓力,而通常比熱壓力更為重要。
以地球的標準來看,所有相的星際物質都極為脆弱。冷的、稠密的星際物質,主要成分以分子的形式出現,並且密度達到每立方釐米106分子(每立方釐米100萬個分子)。熱的、瀰漫的星際物質主要是離子化的原子,密度可能低至每立方釐米10-4個離子。相較於地球海平面大約是每立方釐米1019個分子,以及高度真空實驗室每立方釐米1010個分子(100億個分子),是極度真空的密度。依質量區分,星際物質的99%是各種類型的氣體,只有1%是塵埃的顆粒[2]。在星際物質的氣體中,91%是氫原子,8.9%是氦原子,只有0.1%是比氫和氦重的原子[3],在天文術語中稱為金屬。以質量區分,70%是氫,28%是氦,1.5%是重元素。在星際物質中的氫和氦主要是太初核合成的結果,而重元素則是恆星演化過程中淬鍊的結果。
正是因為星際物質在恆星和星系尺度之間的作用,使它們在天體物理學中起著至關重要的作用。恆星在星際物質中最密集區域內形成,最終通過行星狀星雲、恆星風和超新星用物質和能量補充進星際物質內,有助於分子雲的形成。這種恆星和星際物質之間的交互作用,有助於確定星系耗盡其氣態含量的速度,從而確定其恆星形成活動的壽命。
航海家1號在2012年8月25日抵達星際物質,成為進入星際物質的第一個人造物體。研究星際塵埃和電漿的任務預計將進行到2025年。與它是孿生的航海家2號在2019年11月也進入了星際物質。