天文学
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最后更新:2014年5月30日

星际尘埃:从颗粒到星辰

星际尘埃
这块10微米宽的星际尘埃,采集自平流层高空,主要由冰、碳和微硅颗粒组成。这些颗粒的收集工作由特制太空卫星搭载的尘埃收集器完成。在太阳系中游荡的尘埃主要来自彗星和小行星,其历史可追溯至太阳形成初期。在特定条件下,黄道尘埃盘上的颗粒反射阳光会产生一种辉光,这种辉光被称为黄道光。这个受太阳辐射推动的尘埃盘,延伸在水星与火星之间。图片来源:NASA。

星际尘埃的组成

弥漫星际介质由填充恒星之间空间的物质组成。该介质的普通物质主要由电离氢(H+)、原子氢(H1)、分子氢(H2)和尘埃构成。

尘埃仅占星际介质总质量的不到1%,而星际介质本身仅占星系发光物质(普通物质)的10%。尘埃并非原始成分,而是恒星爆炸将回收的恒星大气散布到星际介质中的产物。濒死恒星以尘埃形式产生物质,这些物质成为新恒星形成的基础原料。

星际尘埃或宇宙尘埃类似于由最大直径为0.1微米的颗粒组成的集合体(上图)。星际尘埃颗粒实际上是分子简单组合而成的集合体,其复杂度逐渐增加,直至达到0.1微米(约含1万个分子)的尺寸。 行星际尘埃颗粒更大,可达几十微米(约含100万个分子)。它们通过收集器在地球平流层的高空被捕获。 尘埃也存在于星系际介质中,当然,其数量更为稀少。星系际尘埃颗粒要小得多,仅相当于几个分子的大小。

星际尘埃颗粒在恒星核心中被循环利用,当恒星生命终结时,它会将物质层抛射回星际空间。这些物质在冷却过程中,会找到有利条件聚集成分子团簇。但恒星机制循环产生的尘埃——即我们在宇宙或太阳系中看到的那种——与我们家中常见的尘埃并不相同。家庭尘埃主要源于物体的侵蚀,其中可能含有地球上已知的所有化学元素。

注:分子氢(H₂)由两个氢原子通过化学键结合而成。分子云是星际星云,其密度足以形成H₂。H₂分子不易被直接探测,但科学家有一种示踪剂可指示分子氢的存在,即一氧化碳(CO)。事实上,CO的亮度与H₂的质量之比几乎恒定。

星云中的尘埃

星云尘埃

看到这些尘埃,很难相信每立方厘米只有几十个原子,但太空是浩瀚无垠的。礁湖星云的大小约为110光年,这意味着它包含了大量的原子。

尘埃墙被其后的星光微微照亮,因为这些微小的固体颗粒能完美吸收光线。然而,望远镜通过长时间曝光可以穿透这些宇宙奇观,展现出完整的色彩光谱,尤其是氢元素那令人惊叹的粉红色。

威廉·赫歇尔(1738-1822)发现了暗星云,即没有光的气体和尘埃云。

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