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별들 사이의 공간에 있는 물질을 성간 물질 또는 성간 매체라고 합니다. 성간 매체는 원자, 이온, 가스 분자와 먼지 입자로 구성됩니다. 그것은 모두 구름에 집중되어 있으며 별과 구름 사이에 퍼져 있습니다. 성간 매체는 지구 상에서 진공 상태로 간주될 만큼 미약하지만, 은하계의 진화에 중요한 역할을 합니다. 별은 성간 매체에서 태어나고, 별이 죽으면 일부 물질을 다시 성간 매체로 재활용합니다.
성간 매체의 구성 요소
성간 매체는 크게 가스와 먼지 성분으로 분류할 수 있습니다. 성간 가스의 평균 밀도는 입방 센티미터 당 약 1 개의 수소 원자입니다. 그러나 이 밀도는 성간 가스의 다른 성분에 따라 상당히 달라질 수 있습니다. 성간 가스의 구성 요소에는 차가운 원자 가스 구름, 따뜻한 원자 가스, 관상 가스, HII 영역 및 분자 구름 등이 포함됩니다. 우주에 있는 대부분 원자는 약 90% 의 수소입니다. 나머지 원자는 9% 의 헬륨이고 다른 모든 원소는 나머지 1%를 구성합니다.
성간 매체를 이루는 먼지
성간 물질의 주요 구성 요소는 먼지이며, 먼지 알갱이는 전체 성간 매체, 구름 및 그 사이에 침투합니다. 일반적으로 성간 먼지 입자의 크기는 반경의 백만 분의 1미터 미만입니다. 구성 성분은 확실하지 않지만, 규산염, 얼음, 탄소 및 철을 포함하는 것으로 추측됩니다. 규산염은 달과 지구의 맨틀에서 발견되는 규산염 바위와 구성이 꽤 비슷합니다. 얼음에는 이산화탄소, 메탄 및 암모니아 얼음이 포함될 수 있습니다.
먼지는 성간 매체 전체에 확산 형태로 존재합니다. 이 확산 형태에서 각 먼지 입자는 일반적으로 각 측면의 백만 입방 미터에 해당하는 입방체의 부피를 차지합니다. 천문학자들은 별빛이 소멸되고 붉어지면서이 확산된 성간 먼지를 감지합니다. 먼지 알갱이는 별빛을 차단하여 멸종을 일으키며, 또한 적색 광보다 청색광을 우선적으로 차단하여 적색으로 보이게 만듭니다. 따라서 별은 그렇지 않은 경우보다 색상이 더 붉게 나타납니다. 이 멸종과 붉어지는 현상은 특히 안개가 자욱한 도시에서 일몰을 붉게 만드는 효과와 유사합니다.
밀도가 높은 지역, 즉 성간 구름에서는 먼지 입자를 보다 직접적으로 볼 수 있습니다. 먼지의 영향을 나타내는 두 종류의 구름은 암운과 반사 성운입니다. 천문학자들은 배경 별에 미치는 영향으로 어두운 구름을 봅니다. 그들은 구름 뒤의 별에서 나오는 빛을 차단하기 때문에 하늘의 한 지역은 별이 거의 보이지 않습니다. 반사 성운은 별이나 별 근처에 위치한 먼지 구름입니다. 근처의 별에서 반사된 빛으로 빛나고 입자가 선택적으로 푸른 빛을 반사하기 때문에 색상이 파란색입니다.
성간 매체를 이루는 가스
차가운 원자 가스 구름은 주로 중성 수소 원자로 구성됩니다. 천문학 자들은 중성 수소 원자를 HI라고 부르므로이 구름을 HI 영역이라고도 합니다. 이 가스 구름은 입방 센티미터 당 원자가 10 ~ 50 개입니다. 직경이 30 광년에 달할 정도로 크기가 큰 경우도 있으며, 태양 질량의 약 1,000 배를 포함합니다.
따뜻한 원자 가스는 차가운 원자 가스보다 훨씬 더 빠르게 확산됩니다. 차가운 원자 구름과 마찬가지로 따뜻한 원자 가스는 주로 중성 수소로 구성됩니다. 따뜻하고 차가운 원자 가스의 경우 원자의 90 %는 수소지만, 다른 유형의 원자는 다른 요소로 구성되어 있습니다. 원자 가스는 성간 매질의 질량과 부피의 약 절반을 차지합니다. 따뜻한 확산 가스는 차가운 가스 구름 덩어리 사이에 퍼집니다.
코로나 가스는 태양의 가장 바깥 쪽 층인 태양의 코로나와 유사하기 때문에 이런 이름이 붙여졌습니다. 태양의 코로나와 같은 코로나 가스는 매우 뜨겁고 빠르게 확산됩니다. 코로나 가스는 은하계의 초신성 폭발에 의해 가열되었을 가능성이 높습니다. 온도가 너무 높기 때문에 수소 원자가 이온화되어 전자가 핵에서 탈출했다는 의미입니다.
이온화된 원자는 가시 광선을 방출하므로 작은 망원경으로 많은 HII 영역을 볼 수 있으며 매우 아름답습니다. 예를 들어, 오리온성운은 새로 형성된 별에 의해 가열되는 빛나는 HII 영역의 한 예시입니다. 이 HII 영역은 방출 성운 이라고도 합니다. 분자 구름은 또한 별 형성과 관련이 있습니다. 거대한 분자 구름은 상당히 클 수도 있습니다. 크기는 최대 100 광년이며 일반적으로 태양 질량의 100,000 배를 포함합니다. 이 구름은 뒤에 있는 별의 빛을 차단하기 때문에 어둡게 보입니다. 가장 거대한 것은 태양 질량의 천만 배나 되기도 합니다. 성간 매질 질량의 약 절반이 분자 구름에서 발견됩니다. 원자 가스와 마찬가지로 대부분의 분자는 수소 분자이지만 수소 분자는 감지하기가 어렵습니다. 따라서 분자 구름은 전파 망원경을 사용하여 CO 분자를 쉽게 감지할 수 있기 때문에 가장 일반적으로 일산화탄소 (CO) 구름으로 매핑됩니다.
약간 복잡한 유기 분자를 포함하여 분자 구름에서 80개 이상의 분자가 발견되었습니다. 가장 일반적인 분자는 두 개의 원자만 포함하는 가장 단순한 분자입니다. 여기에는 분자 수소(H2), 일부 일산화탄소(CO) 및 황화 탄소(CS) 등이 포함되며, 그 다음으로 가장 일반적인 3 원자 분자인 물(H2O)이 그 뒤를 잇습니다. 더 복잡한 종류의 개수는 비교적 드뭅니다. 그러나 13개의 원자를 가진 분자가 확인되었고 더 큰 종이 있을 수도 있습니다.
분자가 원자를 형성하려면 서로 가까워져야 합니다. 가장 밀도가 높은 성간 구름조차도 원자가 너무 흩어져 있습니다. 세부 사항은 잘 알려져 있지 않지만 천문학자들은 먼지 입자가 성간 화학, 특히 분자 수소와 같은 중요한 종에 중요한 역할을 한다고 생각합니다. 먼지 입자 표면의 원자는 분자를 형성 할 수 있을 만큼 가까워질 수 있습니다. 분자가 형성되면 원자뿐만 아니라 먼지 입자에도 달라붙지 않아 먼지 입자 표면을 빠져나갑니다.