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2023/5/241 星际介质星际气体星际尘埃宇 宙 线星际磁场弥漫星光/~xkong/introast/ 2023/5/242LEARNING GOALS Summarize the composition and physical properties of the interstellar medium. Describe the characteristics of emission nebulae and explain their significance in the life cycle of stars. Discuss the nature of dark interstellar clouds. Specify the radio techniques used to probe the nature of interstellar matter. Discuss the nature and significance of interstellar molecules. 2023/5/243太阳系以外离地球最近的恒星是位于半人马座比邻星，是距离太阳最近的一颗恒星(4.22光年) 星际介质：恒星之间存在大量的稀薄气体和尘埃 2023/5/244The Interstellar medium Interstellar dust Interstellar gasA look at the vast regions betweenthe stars – the interstellar medium! 2023/5/245星际介质既是恒星诞生的摇篮，又是恒星演化的归宿之一 2023/5/24618世纪末，英国天文学家威廉.赫歇尔发现恒星之间有弥漫的星云存在，并发现银河中有一些暗的、缺少恒星的“空洞”和“间隙”暗区存在大量的暗星云，把恒星发出的星光遮蔽，非真正的“空洞” 2023/5/2471904年，德国天文学家Johannes Hartmann 发现了星际气体光谱观测猎户座d星（分光双星），除了周期性移动的谱线，还有静止的CaII线双星和地球之间存在星际钙离子云5876 ? 2023/5/248星际介质的组成利用恒星光谱中的吸收线，了解星际气体成份银河系：70% H、 28% He、 2% 重元素 2023/5/249星际介质组成：星际气体、星际尘埃、星际磁场、宇宙线、弥漫星光银河系星际物质约占总质量～10%， 密度范围10-20－10-25 g/cm3 平均密度一般取10-24 g/cm3平均数密度为1个氢原子/cm3最高真空度：10-12mmHg，相当于32000个原子/cm3分类：粒子数密度星 云：n 10个原子/cm3 星际介质：n 10个原子/cm3 2023/5/2410主要特点不均匀性密度分布相差很大：~10-2－106cm-3 局部温度相差很大：~10－107K星际介质通常和年轻恒星一起星际气体：中性氢、电离氢和分子云星际尘埃：直径～10-5cm的固态颗粒 2023/5/2411 2023/5/2412星际气体中性氢区电离氢区星际分子星际尘埃 2023/5/2413星际气体 (Interstellar Gas)星际气体：包括气态的原子、分子、离子星际气体主要由氢(H)构成氢约占60%、氦约占30%、其他元素～10%在不同环境下氢的存在方式不一样分为中性氢(HI)区、电离氢(HII)区和分子云其化学成分可以通过电磁波谱线的测量得出 2023/5/2414中性H区（HI）平均密度：nH~ 10氢原子/cm3平均半径：r~10pc (~1019cm)平均质量：M~103 M_sun运动速度：不规则运动速度～10km/s平均温度：T100K碰撞概率：nH~1/cm3，lc~1015cm，T~80K，原子间500yr碰撞1次中性H原子绝大部分处于基态，只有极少数处于激发态很难观测到HI谱线发射：HI区不能用光学方法直接观测 2023/5/2415光学方法只能探测近邻恒星视线方向的HIHI谱线发射弱HI吸收很严重这种方法也只能探测到HI吸收了背景恒星的某些光，不能直接探测HITo probe interstellar space more thoroughly, we need a more general, more versatile observational method—one that does not rely on conveniently located stars and nebulae. 中性氢的l=21cm射电波段辐射 2023/5/2416 1944 年荷兰天文学家H. van de Hulst 预言：考虑到