星际物质：修订间差异

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2021年6月4日 (五) 10:54的版本编辑 140.113.231.32（留言） →top ←上一版本		2024年7月29日 (一) 13:07的最新版本编辑撤销 Cewbot（留言 \| 贡献）机器人、回退员 1,913,002次编辑小修正失效的網頁錨點: 繁簡不符匹配而失效的網頁錨點 #中子星輻射→色散 (光學)#中子星辐射
（未显示10个用户的11个中间版本）
第7行： }} {{Star Formation}} ~~{{short description\|在銀河系的恆星系統之間空間中的物質和輻射。}}~~ [[File:WHAM survey.png\|thumb\|medium\|right\|300px\|威斯康辛的Hα地圖是從地球的北半球觀測可見到部分的星際物質分布。這些[[電漿\|氫離子]]（在光譜學的舊術語中，天文學家稱之為HII）{{harvard citation\|Haffner\|Reynolds\|Tufte\|Madsen\|2003}}.]] 在[[天文學]]，'''星際物質'''（{{lang-en\|Interstellar medium}}，縮寫：'''ISM'''）是存在於[[星系]]的[[恆星系統]]之外，在[[外太空\|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[[外太空#星系際空間\|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'''。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]]<ref>{{Cite journal\|last=Herbst\|first=Eric\|date=1995\|title=Chemistry in The Interstellar Medium\|journal=Annual Review of Physical Chemistry\|volume=46\|pages=27–54\|bibcode=1995ARPC...46...27H\|doi=10.1146/annurev.pc.46.100195.000331\|pmid=}}</ref>。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10<sup>6</sup>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<sup>-4</sup>個離子。相較於地球海平面大約是每立方釐米10<sup>19</sup>個分子，以及高度真空實驗室每立方釐米10<sup>10</sup>個分子（100億個分子），是極度真空的的密度。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<ref name=Boulanger>{{cite conference \|author1=Boulanger, F. \|author2=Cox, P. \|author3=Jones, A. P. \| title = Course 7: Dust in the Interstellar Medium \| booktitle = Infrared Space Astronomy, Today and Tomorrow \| year = 2000 \|editor1=F. Casoli \|editor2=J. Lequeux \|editor3=F. David \| pages = 251 \| bibcode=2000isat.conf..251B}}</ref>。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<ref name=Ferriere2001>{{harv\|Ferriere\|2001}}</ref>，在天文術語中稱為[[金屬量\|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]]、[[太陽風\|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。第39行 ⟶ 第37行： \|溫中性物質（WNM） \|\|10–20% \|\| 300–400 \|\|6000–10000 \|\| 0.2–0.5 \|\| 中性原子\|\| [[氫線\|H的21公分線]]發射 \|- align=center \|溫離子物質（WIM） \|\|20–50%\|\| 1000 \|\| 8000 \|\| 0.2–0.5 \|\| 離子 \|\| [[Hα]]發射和[[色散 (光學)#中子星輻辐射\| 脈衝星色散]] \|- align=center \|[[電離氫區\|H II區]] \|\| < 1% \|\| 70 \|\| 8000 \|\| 10<sup>2</sup>–10<sup>4</sup> \|\| 離子 \|\| [[Hα]] 發射和[[色散 (光學)#中子星輻辐射\| 脈衝星色散]] \|- align=center \|[[銀冕\|冕氣體]]<br />熱離子物質（HIM）\|\|30–70% \|\| 1000–3000 \|\| 10<sup>6</sup>–10<sup>7</sup> \|\| 10<sup>−4</sup>–10<sup>−2</sup> \|\| 離子<br />（金屬也高度電離） \|\| [[X射線天文學\|X射線]]；高電離的金屬吸收線；主要是[[紫外線天文學\|紫外線]] 第51行 ⟶ 第49行： === 結構 === [[File:Three-dim-pillars-creation.jpg\|thumb\|[[創生之柱]]的三維結構<ref>{{cite web\|title=The Pillars of Creation Revealed in 3D\|url=http://www.eso.org/public/news/eso1518/\|accessdate=14 June 2015\|publisher=European Southern Observatory\|date=30 April 2015\|archive-date=2016-07-30\|archive-url=https://web.archive.org/web/20160730095543/https://www.eso.org/public/news/eso1518/\|dead-url=yes}}</ref>]] [[File:The Local Interstellar Cloud and neighboring G-cloud complex.~~gif~~svg\|thumb\|200px\|这张地圖顯图显示太阳位於于本地星~~際雲邊緣附近~~际云的边缘，[[太陽南門二]]~~和距離約4[[光年]]，在鄰~~（半人馬座α）位于邻近的[[G雲]]複合體中~~的[[南門二]]（半人馬座α）~~，距离太阳大约4.2光年。]] 星際物質是[[湍流]]，因此在所有尺度的空間上都充滿了結構。[[恆星形成\|恆星誕生]]於巨[[分子雲]]複合體的深處，通常只有幾個[[秒差距]]的大小。在它們生存和死亡的期間，恆星和星際物質之間有實質的互動。第75行 ⟶ 第73行： === 加熱機制 === ;低能量[[宇宙線\|宇宙射線]]加熱：為加熱星際物質所提出的第一個機制是用低能量宇宙射線加熱。宇宙射線是一種能夠穿透[[分子雲]]深處的有效加熱源。宇宙射線通過電離和激發將能量傳輸給[[氣體]]，並通過[[乌兰巴托\|庫倫]]交互作用使[[電子]]被釋放。因為低能量宇宙射線（通常是數百萬[[電子伏特]]）比高能量宇宙射線多很多，所以很重要。 ; 粒子光電加熱：第119行 ⟶ 第117行： [[File:Micrwavattrp.png\|thumb\|400px\|極高頻（EHF band）在大氣中的衰減[[分貝\|db]]/Km是頻率的函數。由於水蒸氣（H<sub>2</sub>O）和二氧化碳（CO<sub>2</sub>）等大氣成分，在一些特定頻率造成的吸收峰值是一個問題。]] 從≈10KHz（[[甚低頻\|極低頻]]）到≈300GHz（[[極高頻]]）的電波在星際空間的傳播不同於地球表面，有許多不存在於地球的干擾和使信號失真的來源。[[電波天文學]]大量依賴補償不同的傳播效應，以發現所期望的訊號<ref>{{cite web \| url=https://www.youtube.com/watch?v=kvKDoQVevAI \| title= Interstellar Medium Interference (video) \| author=Samantha Blair \| work=SETI Talks \| access-date=2020-03-14 \| archive-date=2021-03-24 \| archive-url=https://web.archive.org/web/20210324065408/https://www.youtube.com/watch?v=kvKDoQVevAI \| dead-url=no }}</ref><ref>{{cite web \| url=https://www.youtube.com/watch?v=Lkb0o-oUbso \| title=Voyager 1 Experiences Three Tsunami Waves in Interstellar Space (video) \| work=JPL \| accessdate=2020-03-14 \| archive-date=2016-03-07 \| archive-url=https://web.archive.org/web/20160307110949/https://www.youtube.com/watch?v=Lkb0o-oUbso \| dead-url=no }}</ref>。 == 發現 == [[Image:Great Refractor Potsdam.jpg\|thumb\|right\|300px\|在1904年發現星際間鈣的{{link-en\|波茨坦大折射鏡}}，是在1899年建成的一架口徑80公分（31.5英寸）和50公分（19.5英吋）不加蓋的雙筒望遠鏡。]] 在1864年，[[威廉·哈金斯]]使用光譜確定星雲是由氣體構成<ref>{{Cite web\|url=https://www.skyandtelescope.com/astronomy-news/observing-news/first-planetary-nebula-spectrum-08142014/\|title=The First Planetary Nebula Spectrum\|date=2014-08-14\|website=Sky & Telescope\|language=en-US\|access-date=2019-11-29\|archive-date=2020-01-20\|archive-url=https://web.archive.org/web/20200120044454/https://www.skyandtelescope.com/astronomy-news/observing-news/first-planetary-nebula-spectrum-08142014/\|dead-url=no}}</ref>。哈金斯有一個私人天文台，它的8英吋望遠鏡鏡頭是由阿爾文·克拉克製造，配置了光譜儀，使他能有突破性的觀測<ref>{{Cite web\|url=http://www.messier.seds.org/xtra/Bios/huggins.html\|title=William Huggins (1824-1910)\|website=www.messier.seds.org\|access-date=2019-11-29\|archive-date=2017-10-02\|archive-url=https://web.archive.org/web/20171002224626/http://www.messier.seds.org/xtra/Bios/huggins.html\|dead-url=no}}</ref>。在1904年，使用{{link-en\|波茨坦大折射鏡}}發現星際物質中的鈣<ref name=":5">{{Cite book\|url=https://books.google.com/?id=VYvQ_8I_kTwC&pg=PA154&lpg=PA154&dq=hartmann+interstellar+matter+potsdam#v=onepage&q=hartmann%20interstellar%20matter%20potsdam&f=false\|title=The Cosmic Connection: How Astronomical Events Impact Life on Earth\|last=Kanipe\|first=Jeff\|date=2011-01-27\|publisher=Prometheus Books\|isbn=9781591028826\|language=en}}</ref>。天文學家[[約翰內斯·哈特曼]]從對[[獵戶座]]的雙星[[參宿三]]（獵戶座δ）的光譜觀測中，確定在星際空間中有元素[[鈣]] <ref name=":5" />。斯利普爾（Slipher）在1919年進一步證實星際空間存在氣體，然後在1912年斯利普爾確認了星際塵埃<ref name="#1">[{{Cite web \|url=http://www.azarchivesonline.org/xtf/view?docId=ead%2Flowell%2FVMSlipher.xml \|title=存档副本 \|access-date=2021-12-24 \|archive-date=2021-03-24 \|archive-url=https:/~~lowell~~/~~VMSlipher~~web.archive.org/web/20210324065108/http://www.azarchivesonline.org/xtf/view?docId=ead%2Flowell%2FVMSlipher.xml] \|dead-url=no }}</ref>。通過這種方法，星際物質的整體性質在一系列的發現和假設中得到了證實<ref~~>[http://www.azarchivesonline.org/xtf/view?docId~~ name=~~ead~~"#1"/~~lowell/VMSlipher.xml]</ref~~>。 == 星際空間的知識史 == [[File:Herbig-Haro object HH 110.jpeg\|thumb\|[[赫比格-哈羅天體\|赫比格-哈羅]] 110天體穿越星際空間的噴流氣體<ref>{{cite news\|title=A geyser of hot gas flowing from a star\|url=http://www.spacetelescope.org/news/heic1210/\|accessdate=3 July 2012\|newspaper=ESA/Hubble Press Release\|archive-date=2012-07-05\|archive-url=https://web.archive.org/web/20120705203501/http://www.spacetelescope.org/news/heic1210/\|dead-url=no}}</ref>。]] 幾個世紀以來，星際物質的性質一直受到天文學家和科學家的關注。然而{{link-en\|對星際物質的理解和發展\| Timeline of knowledge about the interstellar and intergalactic medium }}，他們首先不得不先認識"星際"空間的基本概念。這個術語似乎首次出現在{{harvtxt\|Bacon\|1626\|loc=§ 354–5}}的文稿中：第139行 ⟶ 第137行：深空攝影成像技術的出現讓[[愛德華·愛默生·巴納德\|愛德華·巴納德]]製作出[[暗星雲]]在背景星場上的第一批剪影圖像，而首先實際探測到星際空間的冷擴散物質是[[約翰內斯·哈特曼]]在1904年使用[[光譜儀]]拍攝的[[吸收光譜學\|吸收譜線]]影像<ref>{{Citation\|authorlink=Isaac Asimov\|first=Isaac\|last=Asimov\|title=Asimov's Biographical Encyclopedia of Science and Technology\|edition=2nd\|title-link=Asimov's Biographical Encyclopedia of Science and Technology}}</ref>。在對參宿三的光譜和軌道的歷史研究中，觀察來自這顆恆星的光，哈特曼意識到其中一些光在到達地球之前被吸收。他報告說來自[[鈣]]的"K"線吸收似乎非常微弱，但近乎完美的銳利，並報告在393.4奈米的鈣線有令人相當驚訝的結果：沒有由於恆星的軌道運動引起譜線的週期性位移。這條譜線的固定性質使哈特曼得出造成這條吸收線的氣體並不存在於參宿三的大氣中，而是位於這顆恆星視線方向之間某個地方的一個孤立物質雲中。這一發現開啟了星際物質的研究。在一系列的調查中，[[維克托·安巴楚勉]]引入了現在普遍接受的概念，極即星際物質以雲的形式存在<ref>{{Citation \| title= To Victor Ambartsumian on his 80th birthday \| author=S. Chandrasekhar \| author-link=Subrahmanyan Chandrasekhar \| journal= Journal of Astrophysics and Astronomy \| volume=18 \| issue=1 \| pages=408–409 \| doi=10.1007/BF01005852\|bibcode = 1988Ap.....29..408C \| year= 1989 }}</ref>。繼哈特曼確定星際鈣吸收之後，[[鈉]]被{{harvtxt\|Heger\|1919}}在檢測[[房宿四]]（天蠍座β）和參宿三時發現在589.0和589.6奈米的"D"線吸收是固定的。 {{harvtxt\|Beals\|1936}}後續對[[參宿一]]（獵戶座ζ）和[[參宿二]]（獵戶座ε）中鈣的"H"和"K"線的觀測，揭示了光譜中的雙重和非對稱輪廓。這些指向[[獵戶座]]視線方向的星際研究是非常複雜的。非對稱吸收輪廓是多條吸收線疊加的結果，每條吸收線都對應於相同的原子變遷（例如鈣的"K"線），但發生在具有不同[[徑向速度]]的星際雲中。由於每個雲有不同的速度（朝向或遠離觀測者/地球），因此每個雲的吸收線因為[[都卜勒效應]]，相對於靜止譜線的波長，不是[[藍移]]就是[[紅移]]。這些證實物質不是均勻分布的觀測結果，是星際物質內部有多個離散雲的第一個證據。第193行 ⟶ 第191行： * {{citation \| title=Cosmic-Ray Heating of the Interstellar Gas \| year=1969 \|ref=harv\| last1=Field \| last2=Goldsmith \| last3=Habing \| first1=G. B. \| first2=D. W. \| first3=H. J. \| journal=Astrophysical Journal \| volume=155 \| pages= L149 \| bibcode=1969ApJ...155L.149F \| doi=10.1086/180324}} * {{citation \| last=Ferriere \| first=K. \| title= The Interstellar Environment of our Galaxy \| year=2001 \|ref=harv \|journal=Reviews of Modern Physics \| volume=73 \| issue=4 \| pages= 1031–1066 \| arxiv=astro-ph/0106359 \|bibcode=2001RvMP...73.1031F \|doi=10.1103/RevModPhys.73.1031 }} * {{citation \|last=Haffner \| first=L. M. \|title= The Wisconsin Hα Mapper Northern Sky Survey \| year=2003 \| last2=Reynolds \| last3=Tufte \| last4=Madsen \|last5=Jaehnig \|last6=Percival \|first2=R. J. \|first3=S. L. \|first4=G. J. \|first5=K. P. \|first6=J. W. \| journal=Astrophysical Journal Supplement \| volume=145 \|issue=2 \| page = 405 \|arxiv = astro-ph/0309117 \| bibcode=2003ApJS..149..405H \| doi=10.1086/378850 }}.</cite> The [http://www.astro.wisc.edu/wham/ Wisconsin Hα Mapper] {{Wayback\|url=http://www.astro.wisc.edu/wham/ \|date=20160401101907 }} is funded by the [[National Science Foundation]]. * {{citation \| last=Heger \| first=Mary Lea \| title=Stationary Sodium Lines in Spectroscopic Binaries \| year=1919 \| journal=Publications of the Astronomical Society of the Pacific \| volume=31 \| issue=184\| pages=304 \| bibcode=1919PASP...31..304H \| doi=10.1086/122890 \|ref=harv }} * {{citation \| last=Lamb \| first=G. L. \| title = Analytical Descriptions of Ultrashort Optical Pulse Propagation in a Resonant Medium \| journal=Reviews of Modern Physics \| volume=43 \| issue=2 \| pages=99–124 \| year=1971 \| doi=10.1103/RevModPhys.43.99 \|ref=harv \| bibcode=1971RvMP...43...99L }} * {{citation \| last=Lequeux \| first=James \| title=The Interstellar Medium \| publisher=Springer \| year=2005 \| doi=10.1007/B137959 \| ref=harv \| series=Astronomy and Astrophysics Library \| isbn=978-3-540-21326-0 \| url=http://cds.cern.ch/record/1339215/files/978-3-540-26693-8_BookTOC.pdf \| bibcode=2005ism..book.....L \| accessdate=2020-03-13 \| archive-date=2021-03-11 \| archive-url=https://web.archive.org/web/20210311000432/http://cds.cern.ch/record/1339215/files/978-3-540-26693-8_BookTOC.pdf \| dead-url=no }} * {{citation \| title = A theory of the interstellar medium – Three components regulated by supernova explosions in an inhomogeneous substrate \| year=1977 \| last1=McKee \|last2=Ostriker \| first1=C. F. \|first2=J. P. \| author1-link=Christopher McKee \| author2-link=Jeremiah P. Ostriker \| journal=Astrophysical Journal \| volume=218 \| pages=148 \| bibcode=1977ApJ...218..148M \| doi=10.1086/155667 \|ref=harv}} * {{citation \| last=Patterson \| first=Robert Hogarth \| title = Colour in nature and art \| year=1862 \| journal = Essays in History and Art \| volume=10 \|postscript = . Reprinted from ''Blackwood's Magazine'' }} 第202行 ⟶ 第200行： * {{citation \| title=Physical Processes in the Interstellar Medium \| year=1978 \| last=Spitzer\|first=L. \| author-link=Lyman Spitzer \| publisher=Wiley \| isbn = 978-0-471-29335-4 \|ref=harv}} * {{citation \| title=Voyager 1 Explores the Termination Shock Region and the Heliosheath Beyond \| year=2005 \| last1=Stone \| last2=Cummings \| last3=McDonald \| last4=Heikkila \| last5=Lal \| last6=Webber \| first1=E. C. \| first2=A. C. \| first3=F. B. \| first4=B. C. \| first5=N. \| first6=W. R. \| journal=Science \| volume=309 \| issue=5743\| pages=2017–20 \|bibcode = 2005Sci...309.2017S \| doi= 10.1126/science.1117684 \| pmid=16179468 \|ref=harv}} * {{citation \| last=Thorndike \| first=S. L. \| title = Interstellar Matter \| url = http://articles.adsabs.harvard.edu//full/seri/PASP./0042//0000099.000.html \| year=1930 \| ref=harv \| journal=Publications of the Astronomical Society of the Pacific \| volume=42 \| issue=246 \| page = 99 \| bibcode = 1930PASP...42...99T \| doi=10.1086/124007 \| accessdate=2006-07-08 \| archive-date=2020-12-02 \| archive-url=https://web.archive.org/web/20201202002143/http://articles.adsabs.harvard.edu//full/seri/PASP./0042//0000099.000.html \| dead-url=no }} * {{cite journal \|last1=Yan \|first1=Yong‐Xin \|last2=Gamble \|first2=Edward B. \|last3=Nelson \|first3=Keith A. \|title=Impulsive stimulated scattering: General importance in femtosecond laser pulse interactions with matter, and spectroscopic applications \|journal=The Journal of Chemical Physics \|date=December 1985 \|volume=83 \|issue=11 \|pages=5391–5399 \|doi=10.1063/1.449708 \|bibcode=1985JChPh..83.5391Y }} {{refend}} == 外部連結 == * [http://www.vega.org.uk/video/programme/64 Freeview Video 'Chemistry of Interstellar Space' William Klemperer, Harvard University. A Royal Institution Discourse by the Vega Science Trust.] {{Wayback\|url=http://www.vega.org.uk/video/programme/64 \|date=20210324065213 }} * [http://www-ssg.sr.unh.edu/ism/intro.html The interstellar medium: an online tutorial] {{Wayback\|url=http://www-ssg.sr.unh.edu/ism/intro.html \|date=20210125222628 }} {{Authority control}} <!-- 其它語言--> [[Category:天体化学]] [[Category:星际物质\| ]] [[Category:~~天体化学~~太空\|Medium, interstellar]] [[Category:太空包含视频剪辑的条目]] [[Category:天文学概念]]