第311章 星际物质（1 / 4）

星际物质（Interstellar medium, ISm）——宇宙的“原材料工厂”

1. 基本概念

星际物质（ISm）是填充恒星之间空间的气体、尘埃、等离子体和宇宙射线的混合物，是恒星、行星和生命诞生的“原材料库”。

关键数据：

占银河系总质量的1015%（其余为恒星和暗物质）

平均密度：0.11个原子\/cm3（实验室真空的1万亿倍稀薄）

温度范围：几K（冷分子云）~数百万K（热电离气体）

2. 组成成分

成分 占比 特性

原子气体（hI） ~70% 中性氢（h1）、氦（he）等

分子气体（h?） ~28% 主要存在于冷分子云（如co示踪）

星际尘埃 ~1% 硅酸盐、碳颗粒（纳米级），散射蓝光（致星际红化）

电离气体（h2） 少量 高温等离子体（如恒星周围）

宇宙射线 微量 高能粒子（接近光速）

原子气体：

1. 基本特性

原子气体是未电离、未结合成分子的单一原子状态物质，主要成分是氢（h）和氦（he），占星际物质总量的约70%。

主要成分：

中性氢（h1）：占原子气体90%以上，通过21 cm射电辐射被探测

氦（he）：约占8%，难以直接观测（需紫外光谱）

痕量金属：如碳（c）、氧（o）、硅（Si）等（丰度＜0.1%）

物理状态：

温度：10 K（冷中性介质）~10? K（暖中性介质）

密度：0.1~100原子\/cm3（比地球实验室真空还稀薄）

分子气体：

1. 基本特性

分子气体是星际物质中由分子（主要是h?）组成的冷致密区域，占星际物质总质量的**~28%，是恒星形成的直接原料**。

主要成分：

分子氢（h?）：占比99%以上（但极难直接观测）

示踪分子：co（最常用）、h?o、Nh?、hcN等（已探测到200+种）

星际尘埃：与气体混合（尘埃\/气体质量比≈1%）

物理参数：

温度：10-50 K（接近宇宙背景辐射温度）

密度：102-10? 分子\/cm3（比原子气体高100-100万倍）

质量：单个分子云可达10?-10? m☉（太阳质量）

分子云的类型与结构

（1）巨分子云（Gmc）

尺度：50-300光年

质量：10?-10? m☉

寿命：约3000万年

典型代表：猎户座分子云（距离1344光年）

（2）暗分子云（bok Globule）

尺度：＜1光年

质量：10-100 m☉

特征：高密度（10?\/cm3），孤立坍缩形成小质量恒星

星际尘埃：

1. 基本特性

星际尘埃是星际物质中固态微小颗粒（0.01-1 μm），仅占ISm质量的1%，却对宇宙演化有超乎比例的影响。

成分：

硅酸盐（mgSio?、mg?Sio?）——类似地球沙粒

碳质颗粒（石墨、无定形碳、多环芳烃pAhs）

冰包层（h?o、co、ch?oh，存在