星間物質の相

星間ガスは、冷たい高密度雲、暖かい希薄ガス、高温の希薄プラズマなど、いくつかの共存する相で存在し、おおよそ圧力平衡を保っています。

Definition

星間物質の相とは、星間ガスの熱的に異なる状態であり、冷たい中性原子ガス、暖かい中性原子ガス、暖かい電離ガス、および高温の電離プラズマが、加熱と冷却のバランスにより同程度の圧力で共存している状態を指します。

Scope

このトピックでは、冷たい中性原子ガスと暖かい中性原子ガス、HII領域や超新星によって形成された高温の泡を含む暖かい電離ガスと高温の電離ガス、ガスを異なる相に導く熱的不安定性、およびそれらを結びつけるおおよその圧力平衡について扱います。

Core questions

• 星間ガスの主な相とその温度、密度は何ですか？
• なぜガスは単一の均一な媒体ではなく、異なる相に分離するのですか？
• HII領域と高温の超新星バブルはどのようにして発生するのですか？
• 相間の近似的な圧力平衡はどのように維持されるのですか？

Key theories

熱的不安定性と2つの安定相

Fieldらは、加熱と冷却のバランスにより、中程度の密度のガスが熱的に不安定になり、中性ガスが同様の圧力で共存する冷たい高密度相と暖かい希薄相に落ち着くことを示しました。

三相モデル

McKeeとOstrikerは、超新星爆風によって生成される遍在する高温相を追加し、冷たい、暖かい、高温の成分が動的かつ圧力によって調整された共存状態にあるという描像を提示しました。

Clinical relevance

星間物質の相構造は、ガスが冷却・収縮して星を形成する場所、超新星エネルギーがどのように散逸するか、中性水素や電離ガス放出などの観測可能なトレーサーがどのように解釈されるかを決定します。

History

1969年のField、Goldsmith、Habingによる研究は、熱的不安定性が中性ガスを2つの安定な相に分けることを確立しました。McKeeとOstrikerの1977年の三相モデルは、超新星によって駆動される高温成分を組み込み、その後の多波長観測は銀河全体にこれらの相をマッピングしました。

Key figures

• George Field
• Christopher McKee
• Jeremiah Ostriker
• Harm Habing

Seminal works

• field1969
• mckee1977
• ferriere2001

Frequently asked questions

なぜ星間ガスは高温相と低温相に分かれるのですか？

特定の密度では、ガスの冷却の仕方が中間状態を不安定にするため、ガスは冷たい高密度状態か暖かい希薄状態のいずれかに移行する傾向があります。超新星が熱い成分を加えることで、媒体は同様の圧力でいくつかの共存する相として存在することになります。

HII領域とは何ですか？

HII領域とは、高温の若い星からの紫外線によって電離された星間ガスの領域です。電離水素は輝き、最近の星形成領域の周りでよく見られる明るい星雲を生成します。