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星際物質(zhì)

這些介質(zhì)也是造成消光與紅化的原因。當(dāng)光線在穿越這些介質(zhì)的旅程中，光強度的衰減程度與觀測的波長有密切的關(guān)聯(lián)，這些星際物質(zhì)造成光子的散射和吸收，使得肉眼觀察的夜晚天空背景變得黑暗。在數(shù)千光年范圍內(nèi)的分子云對來自銀河盤面的背景星光造成均勻且一致的吸收，使得只有銀河盤面的一些裂縫中才有背景星光能被地球上的人類觀察到。

遠紫外線會被星際物質(zhì)中性成分吸收，例如氫原子會吸收121.5奈米的波長的光線，這是來自來曼α線的能量躍遷。因此，距離地球數(shù)百光年以外的恒星，在這個波段上所發(fā)出的光便幾乎無法看見，因為在前來地球的漫長旅程中，這個波長幾乎都已經(jīng)被吸收掉了。

星際物質(zhì)通?？梢砸罁?jù)溫度的差異分成三種狀態(tài)：數(shù)百萬K的高熱氣體、數(shù)千K的溫暖氣體、和數(shù)十K的冷氣體，這些狀態(tài)是這些氣體在溫度的平衡上所表現(xiàn)出的冷或熱。關(guān)于星際物質(zhì)這三種型態(tài)的模型最初是McKee和Ostriker在1977年的一編論文中提出來的。經(jīng)歷了過去四分之一個世紀的研究，在科學(xué)界，星際物質(zhì)在這三種狀態(tài)上的相對數(shù)量仍然有相當(dāng)大的爭議。

未來，對星際物質(zhì)的研究重點是分子云、星際云、超新星遺跡、行星狀星云、和擴散結(jié)構(gòu)。

星云

 蟹狀星云。這個圖片混合了來自哈伯的光學(xué)數(shù)據(jù)（紅色）以及來自錢卓的X光圖片（藍色）

星云就是散布在銀河系內(nèi)、太陽系外的一堆堆非恒星形狀的塵埃和氣體（星際物質(zhì)），它們的主要成分是氫，其次是氮，還含有一定比例的金屬元素和非金屬元素。近年來的研究還發(fā)現(xiàn)含有OH、CO和CH?等有機分子。

最初所有在宇宙中的云霧狀天體都被稱作星云。后來隨著天文望遠鏡的發(fā)展，人們的觀測水平不斷提高，才把原來的星云劃分為星團、星系和星云三種類型。

發(fā)現(xiàn)

1758年8月28日晚上，當(dāng)時受雇天文觀測的法國天文學(xué)家查爾斯·梅西耶在搜尋彗星的時候，在金牛座發(fā)現(xiàn)一個云霧狀的斑塊。為了讓其他人不把這些天體當(dāng)作彗星，他為此進行了專門的建檔。到1784年，他一共找到類似的天體103個，當(dāng)年在金牛座找到的那個天體被編為M1。（參看梅西耶天體列表）

1781年，梅西耶公布了自己的發(fā)現(xiàn)。英國天文學(xué)家威廉·赫歇耳非常重視，并且親自逐一對梅西耶發(fā)現(xiàn)的這些天體進行了觀測核實。他發(fā)現(xiàn)其中有些天體確實是云霧狀的，他把這些天體稱為“星云”。

種類

以形態(tài)劃分，可分為：

彌漫星云

行星狀星云

超新星遺跡。

以發(fā)光性質(zhì)劃分，則可分為：

發(fā)射星云

反射星云

暗星云。

有的星云是恒星的出生地，星云的塵埃在引力下漸漸收縮成為新的星，如獵戶座的M42星云；也有的是老恒星爆炸后的殘骸，如天鵝座的網(wǎng)狀星云。由于觀測工具的限制，歷史上，星系曾與星云混為一談。

成分

星際物質(zhì)包括星際氣體和星際塵埃。星際氣體包括氣態(tài)的原子、分子、電子、離子等，主要由氫元素組成，其次是氦，其元素豐度與恒星基本一致。星際塵埃是直徑大約為10厘米的固體顆粒，包括冰狀物、石墨、硅酸鹽等，彌散在星際氣體當(dāng)中，質(zhì)量大約占星際氣體的10%。

銀河系中的星際物質(zhì)主要分布在旋臂中，占到了銀河系總質(zhì)量的10%，密度大約為每立方厘米一個氫原子，這種密度其實很低，在人造的真空中都無法達到。

歷史

"星際的"這個名詞最早出現(xiàn)在1626年，是弗朗西斯·培根在他的文稿中使用的。他寫道："The Interstellar Skie.. hath .. so much Affinity with the Starre, that there is a Rotation of that, as well as of the Starre." (Sylva §354–5).

自然哲學(xué)家羅伯特·博伊爾在1674年的論述中提到："星際中的空間在享樂主義的觀點中是空無一物的"。直到19世紀，星際物質(zhì)的本質(zhì)才受到天文學(xué)家和科學(xué)家的注意。

在1862年，帕特孫寫道："氣流引發(fā)的顫動，或是震動運動，是以太充塞在空中造成的。"（Ess. Hist. & Art 10）以太的觀念延續(xù)到20世紀，有些特性被描述出來。在1912年，威廉·亨利·皮克林寫道："造成星際吸收的介質(zhì)簡單的說就是乙太，他會選擇性的吸收，就如卡普坦所指出的是一些氣體的特性，還有一些自由的氣體分子，她們可能是由太陽和恒星經(jīng)常不斷的釋放出來…..."

在1913年，挪威的探險家兼物理學(xué)家克利欣·白克蘭寫道："以我們的觀點，假設(shè)空間整體充滿了電子，各種電子和離子的飛躍，似乎是自然的結(jié)果，因為我們假設(shè)恒星系統(tǒng)在演化的過程中，不停的將帶電的微粒拋射入太空中。因此在宇宙各處，也就是"空無一物"的太空中，都能發(fā)現(xiàn)物質(zhì)充塞著，不僅是在太陽系和星云之中，應(yīng)該是合情合理的。（See "Polar Magnetic Phenomena and Terrella Experiments", in The Norwegian Aurora Polaris Expedition 1902-1903 (publ. 1913, p.720).

在1930年，塞繆爾?L?桑代克記載著： ".. 實在很難相信存在于恒星之間的巨大空間會完全的空無一物，地球的極光可能是被來自于太陽帶電粒子，從太陽輻射出來的粒子激發(fā)產(chǎn)生的。如果其他數(shù)以百萬計的恒星也都發(fā)射出離子，如果是毫無疑問的，那么星系之間便不可能是絕對的真空了。"

問題

由于大量星際物質(zhì)的存在，天體發(fā)射出來的光線被吸收、減弱，這稱作星際消光。此外，天體的光線還被散射，使光線變紅，這稱作星際紅化。在恒星研究中需要對星際紅化進行修正。

星際世界泛指所有在行星間（含地球）恒星間與星系間的廣大空間，距離從數(shù)億公里（行星間）至數(shù)光年（恒星間）至無限距離。通常會充塞著無數(shù)的星際物質(zhì)，溫度大約零下200多度。更涵括多重宇宙平行宇宙及高維度空間與其無窮延伸。

參考資料

Physical Processes in the Interstellar Medium, L. Spitzer, 1978 (New York: Wiley)

Physics of the Interstellar Medium, J. Dyson, 2nd Ed., 1997 (London: Taylor & Francis)

Wisconsin H-Alpha Mapper Survey

Pickering, W. H., "Solar system, the motion of the, relatively to the interstellar absorbing medium" (1912) Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Vol. 72, p.740

Thorndike, S. L., "Interstellar Matter" (1930) Publications of the Astronomical Society of the Pacific, Vol. 42, No. 246, p.99

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