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1、第五章星际介质和恒星形成§5.1星际气体Chapter18§5.2星际尘埃§5.3恒星形成的理论模型Chapter19§5.4恒星形成的观测证据OurGalaxyinStars,Gas,andDust§5.1星际气体(InterstellarGas)1.星际介质(interstellarmedium)星系内分布在恒星与恒星之间（~6-10ly）的物质。包括星际气体、星际尘埃、宇宙线与星际磁场。星际物质的质量约为银河系恒星质量的10%。主要分布在距离银道面约1000ly的范围内。性质气体尘埃质量百分比99%1%组成HI,HII,H(70
2、%);固体粒子（直径~0.01-2He(28%);0.1μm），如冰、硅、石墨等N,Ne,Na等(2%)粒子数密度~1(10-2-103)atomcm-3~10-13cm-3(vacuum:104moleculescm-3)质量密度10-24gcm-310-27gcm-3温度~100K,104K,20K10-20K(HI,HII,H)2研究手段星际吸收线、HI21厘米星际消光和红化、星际谱线、分子谱线极化、红外热辐射2.星际气体(interstellargas)星际气体主要由H构成星际气体的空间分布是不均匀的（星云、冕气），密度分布~
3、10－2－106cm-3在不同环境下H的存在方式不一样（HI区、HII区、分子云）BasicTypesofGaseousRegionsCold,densemoleculargas(T=20K,n>1000cm-3):thesecloudscontainmostofthemassoftheISM,butoccupyaverysmallrelativevolumebecausethey'resocoldanddense.Coldgas(T=100K,n=20cm-3):thesecloudsofprimarilyneutralatomic
4、gasoccupyabout3timesthevolumeofthecoldercloudsabove.Hotneutralgas(T=6000K,n=0.3cm-3):thisgassurroundsthecoldercloudsandoccupiesaboutonefifthofthetotalISMvolume.Hotionizedgas(T=8000K,n>0.5cm-3):thisgassurroundshotstarsandconsistsmainlyofionizedhydrogen(i.e.protons).Veryh
5、otmedium(T=106K,n=0.001cm-3):thismedium,heatedbyshockwavesfromsupernovae,occupiesmostofthevolumeoftheISM.3.电离H云的观测——发射星云(emissionnebulae)被高温（O,B0-2型）恒星的紫外辐射电离的星际物质，也称为HII区。M8(LagoonNebula)(1)特征具有（容许和禁戒）发射线，颜色偏红典型温度~8000K（←谱线宽度）NGC2346及其光谱(2)辐射原理容许谱线(permittedlines)星云原子中
6、的电子受高温恒星紫外辐射而激发或电离。电子的复合或退激发产生偏红的H(~6563Å)发射.α禁戒谱线(forbiddenlines)发射星云中的低温、低密度条件→禁戒跃迁→绿色O[III]辐射OrionNebulaTheRosetteNebula:TrueColorandEmissionLineImagesHydrogenOxygenNGC22444.中性H云的观测——星际吸收线(interstellarabsorptionlines)在某些热恒星（特别是双星中）光谱中出现并非来自恒星大气的吸收线，如H的Lyman线和Ca,Na,Fe
7、等吸收线。特征：尖锐、无周期性Doppler位移。原因：星际气体中的原子受恒星紫外光子的电离而产生吸收线星际气体低温→窄吸收线恒星的星光在到达地球前可能会穿过多块气体云，由于每块云的运动状态不同，可能会出现多重吸收线。星际吸收线的位置反映了星云的运动5.中性H云的观测——H原子21厘米谱线1944年H.vandeHulst预言中性H原子（T~100-3000K）可以产生波长21厘米的射电谱线。H原子中的电子在自旋与原子自旋平行状态和反平行状态间的跃迁产生的射电谱线，频率1.42GHz，波长21厘米。尽管单个H原子的跃迁概率极低，由于星
8、际空间中的H非常丰富，其产生的21厘米谱线仍然能够观测到。由于不受到尘埃的散射影响，H原子21厘米谱线是研究银河系大尺度结构的重要手段。谱线位移→视向速度→距离→分布GasDistributionintheGalaxy6
