星际介质（星际介质）

简介

星际介质

星际物质（缩写为ISM）是存在于星系和恒星之间的物质和辐射场（ISRF）的总称。星际物质在天文物理的准确性中扮演著关键性的角色，因为它是介于星系和恒星之间的中间角色。恒星在星际物质密度较高的分子云中形成，并且经由行星状星云、恒星风、和超新星获得能量和物质的重新补充。换个角度看，恒星和星际物质的相互影响，可以协助测量星系中气体物质的消耗率，也就是恒星形成的活耀期的时间。

这些介质也是造成大气消光与星际红化的原因。当光线在穿越这些介质的旅程中，光强度的衰减程度与观测的波长有密切的关联，这些星际物质造成光子的散射和吸收，使得肉眼观察的夜晚天空背景变得黑暗。在数千光年范围内的分子云对来自银河盘面的背景星光造成均匀且一致的吸收，使得只有银河盘面的一些裂缝中才有背景星光能被地球上的人类观察到。

星际介质:光子-内部结构模型图

星际物质通常可以依据温度的差异分成三种状态：数百万K的高热气体、数千K的温暖气体、和数十K的冷气体，这些状态是这些气体在温度的平衡上所表现出的冷或热。关于星际物质这三种型态的模型最初是McKee 和 Ostriker在1977年的一编论文中提出来的。经历了过去四分之一个世纪的研究，在科学界，星际物质在这三种状态上的相对数量仍然有相当大的争议。

未来，对星际物质的研究重点是分子云、星际云、超新星遗迹、行星状星云、和扩散结构。

成分

星际介质99%是气体

物质的成分是99%的气体和1%的尘埃，充满在星际间的空间。这种极端稀薄的混合物，典型的密度从每立方米只有数百到数亿个质点，以太初核合成的结果来看气体的成分，在数量上应该是90%氢和10%的氦，和其他微迹的"金属"(以天文学说法，除氢和氦以外的元素都是金属)。

银河系中的星际物质主要分布在旋臂中，占到了银河系总质量的10%，密度大约为每立方厘米一个氢原子，这种密度其实很低，在人造的真空中都无法达到。

历史

太阳附近的星际介质

自然哲学家罗伯特·博伊尔在1674年的论述中提到：星际中的空间在享乐主义的观点中是空无一物的。直到19世纪，星际物质的本质才受到天文学家和科学家的注意。

在1862年，帕特孙写道：气流引发的颤动，或是震动运动，是以太充塞在空中造成的。（Ess. Hist. & Art 10）以太的观念延续到20世纪，有些特性被描述出来。在1912年，威廉·亨利·皮克林写道：造成星际吸收的介质简单的说就是乙太，他会选择性的吸收，就如卡普坦所指出的是一些气体的特性，还有一些自由的气体分子，她们可能是由太阳和恒星经常不断的释放出来…

在1913年，挪威的探险家兼物理学家克利欣·白克兰写道：以我们的观点，假设空间整体充满了电子，各种电子和离子的飞跃，似乎是自然的结果，因为我们假设恒星系统在演化的过程中，不停的将带电的微粒抛射入太空中。因此在宇宙各处，也就是“空无一物”的太空中，都能发现物质充塞著，不仅是在太阳系和星云之中，应该是合情合理的。

在1930年，塞缪尔․L․桑代克记载著：实在很难相信存在于恒星之间的巨大空间会完全的空无一物，地球的极光可能是被来自于太阳带电粒子，从太阳辐射出来的粒子激发产生的。如果其他数以百万计的恒星也都发射出离子，如果是毫无疑问的，那麽星系之间便不可能是绝对的真空了。

特点

猎户座星云

最后，还有原宇宙线穿行于星际空间，以及磁场跨越在区域内的多处。在大多数情况下，星际介质出现在云状聚集物中，有时其浓度足以形成恒星。恒星则反而连续地耗损质量，有的以小型爆发形式，有的则灾变爆发为超新星。质量就这样又反馈回星际介质中，并与尚未形成为恒星的物质混合。

星际物质通过恒星的这种循环，很大程度上决定宇宙云内重元素的含量。银河系内的星际物质主要发现于它的外围部分即所谓的旋臂中，那里还有大量的年轻恒星和星云。星际物质紧密地向银道面集聚，该面为一扁平区域，通称为银盘。射电望远镜可以研究解释星际介质的各种不同成分发射的射电波。如中性氢以一个特有的波长，即21厘米波长，吸收或发射极小量的射电能。测量该波长并与相邻的波长比对，能够探测出吸收氢云或发射氢云。

声的传播需要物质，物理学中把这样的物质叫做介质。一种物质存在于另一种物质内部时，后者就是前者的介质；某些波状运动（如声波、光波等）借以传播的物质叫做这些波状运动的介质。也叫媒质。例如：光通过镜片，镜片就是介质；光进入水里，水就是介质。

星云

星云就是散布在银河系内、太阳系外的一堆堆非恒星形状的尘埃和气体（星际物质），它们的主要成份是氢，其次是氮，还含有一定比例的金属元素和非金属元素。近年来的研究还发现含有OH、CO和CH₄等有机分子。最初所有在宇宙中的云雾状天体都被称作星云。后来随着天文望远镜的发展，人们的观测水平不断提高，才把原来的星云划分为星团、星系和星云三种类型。

1758年8月28日晚上，当时受雇天文观测的法国天文学家查尔斯·梅西耶在搜寻彗星的时候，在金牛座发现一个云雾状的斑块。为了让其他人不把这些天体当作彗星，他为此进行了专门的建档。到1784年，他一共找到类似的天体103个，当年在金牛座找到的那个天体被编为M1。1781年，梅西耶公布了自己的发现。英国天文学家威廉·赫歇耳非常重视，并且亲自逐一对梅西耶发现的这些天体进行了观测核实。他发现其中有些天体确实是云雾状的，他把这些天体称为“星云”。

专家解读

星际介质

（1）地球只接受了太阳辐射能的二十二亿分之一，就使地面温暖、万物生长．地球接受的辐射能来自太阳中的核聚变反应。

（2）太阳内部进行的核反应是四个质子聚变为一个氦原子核和两个正电子，并释放出能量。

（3）请将太阳演化过程中经历的几个阶段补充完整。

星云也属于星际物质。其实它们也是由这些物质组成，不过是物质密度较大的团块而已。

现已确认，恒星就是在一些物质密度较大的分子云中产生的。有些分子云至今还在形成新的恒星。通常，质量非常大而浓密的分子云，会碎裂成一些较小的团块。这些团块的大小约等于恒星直径的几百万倍。这个云团因为来自内部物质的引力作用，开始迅速收缩，就如一幢高楼大厦在顷刻之间坍塌。在大约几十万年之后，在云团中心形成了一个高温、高压、高密度的气体球，并在其核心触发了由四个氢原子核聚变成一个氦原子核的反应，释放出大量的热和光，成为恒星。