台灣大百科橫幅

星際物質

存在於星系和恆星之間的物質和輻射場的總稱。
星際物質在天文物理的準確性中扮演着關鍵性的角色,因為是介於星系和恆星之間的中間角色。恆星在星際物質密度較高的分子雲中形成,並且經由行星狀星雲、恆星風、和超新星獲得能量和物質的重新補充。換個角度看,恆星和星際物質的相互影響,可以協助測量星系中氣體物質的消耗率,也就是恆星形成的活耀期的時間。
以地球的標準,星際物質是極度稀薄的等離子、氣體、和塵埃,是離子、原子、分子、塵埃、電磁輻射、宇宙射線、和磁場的混合體。物質的成分是99%的氣體和1%的塵埃,充滿在星際間的空間。這種極端稀薄的混合物,典型的密度從每立方公尺只有數百到數億個質點,以太初核合成的結果來看氣體的成分,在數量上應該是90%氫和10%的氦,和其他微跡的「金屬」。這些介質也是造成大氣消光與星際紅化的原因。當光線在穿越這些介質的旅程中,光強度的衰減程度與觀測的波長有密切的關聯,這些星際物質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。在數千光年範圍內的分子雲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,這是來自萊曼α線的能量躍遷。因此,距離地球數百光年以外的恆星,在這個波段上所發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被吸收掉了。
星際物質通常可以依據溫度的差異分成三種狀態:數百萬K的高熱氣體、數千K的溫暖氣體、和數十K的冷氣體,這些狀態是這些氣體在溫度的平衡上所表現出的冷或熱。經歷了過去四分之一個世紀的研究,在科學界,星際物質在這三種狀態上的相對數量仍然有相當大的爭議。未來,對星際物質的研究重點是分子雲、星際雲、超新星殘骸、行星狀星雲、和擴散結構。
臺灣的西藏發射線巡天計畫主要科學目的在於獲得北天銀河盤面上下5度範圍內星際物質的定標觀測。類似的觀測多半僅有單一波段,而且多半在南天進行,因為銀河中心在南天的觀測角度良好,但這卻給北天一個觀測反銀心及「另一半」銀河的良好機會。除此之外,本計畫也將針對鄰近大型行星狀星雲進行深度曝光,找尋這些天體周邊低亮度物質的延展,以和現今主流的晚期恆星演化理論「交互作用—恆星風」進行比較。計畫將對電波波段的超新星遺骸進行深度曝光,尋找可見光對應體,以深入研究恆星演化末期成為星際物質的過程。

撰稿者:孫維新
最後修訂日期:98年09月24日