Međuzvezdani medijum

материја која се налази између звезда у галаксији

U astronomiji, Međuzvezdani medijum ili interstelarni medijum je naziv za materiju koja se nalazi između zvezda u galaksiji. Pod „materija” se podrazumeva gas u atomskom, molekulskom ili jonizovanom stanju, zatim kosmički zraci i prašina. U međuzvezdanom prostoru takođe ima i elektromagnetnog zračenja, koji se naziva polje međuzvezdanog zračenja.[1][2]

Raspodela jonizovanog vodonika u galaksiji Mlečni put

Međuzvezdani medijum nije homogen, i u svakom delu galaksije je drugačiji. Možemo ga podeliti na osnovu stanja gasa (jonizovani, atomski ili molekulski) kao i po gustini ili temperaturi materije. Ovaj prostor među zvezdama najčešće zauzima vodonik, zatim helijum i dosta mali procenat kiseonika, azota i ugljenika.

U hladnim delovima međuzvezdanog medijuma, gas je obično u molekulskom stanju, i gustine od prosečno 106 molekula po cm3. Toplije regione, međutim sačinjavaju jonizovani oblici gasa i gustina je manja nego u molekulskom-oko 10-4 jona po cm3. (Poređenja radi, u vazduhu se nalazi prosečno 1019 molekula po cm3). 90% svih gasova u međuzvezdanom medijumu je vodonik, 9% helijum, a atomi teži od hodonika i helijuma zauzimaju svega 1% prostora (nalaze se blizu supernova).

Prva letelica koja je došla do međuzvezdanog medijuma je Vojadžer 1, 25. avgusta 2012. godine.

Materija u međuzvezdanom medijumu uredi

Na sledećoj tabeli (dole) prikazane su vrste medijuma i njihove osobine.

Vrsta materije Udeo u Mlečnom putu Veličina (pc) Temperatura (K) Gustina (atomi po cm3) Stanje vodonika
Molekulski oblak < 1% 80 10-20 102—106 molekulski
Hladan neutralni medijum (CNM) 1—5% 100—300 50-100 20—50 neutralni atomski
Vruć neutralni medijum (WNM) 10—20% 300-400 6000-10000 0.2—0.5 neutralni atomski
Vruć jonizovani medijum (WIM) 20—50% 70 8000 0.2—0.5 jonizovan
HII regioni < 1% 1000 8000 102—104 jonizovan
Galaktička korona 30—70% 1000-3000 106—107 10−4—10−2 jonizovan

Struktura uredi

Međugalakstički medijum je turbulentan i ima svoju strukturu u prostoru.

Zvezde se rađaju u molekulskim oblacima (velikih par parseka) i za vreme svog života interaguju sa međuzvezdanim medijumom fizički. Solarni vetar utiče na medijum jer u njega izbacuje ogromne količine jonizovanih čestica, pa dolazi do hipersonične turbulencije. Ponekad čestice iz solarnog vetra u međuzvezdanom medijumu formiraju vrele balone raznih veličina koji su vidljivi u iks i radio delu zračenja.

Sunce se trenutno kreće kroz deo međuzvezdanog medijuma nazvan Lokalni međuzvezdani oblak.

video pokazuje kako naučnici posmatraju i analiziraju međuzvezdani medijum

Interakcija sa međuplanetarnim medijumom uredi

Granica između međuzvezdanog i međuplanetarnog medijuma zove se heliopauza. Ona nije jasno određena, mada se smatra da se nalazi iza kojperovog pojasa, na 90-100 AJ od Sunca. Tu čestice solarnog vetra usporavaju ispod soničnih brzina i reaguju sa međuzvezdanom materijom. Prva letelica koja je prešla heliopauzu i ušla u međuzvezdani prostor je Vojadžer 1, 25. avgusta 2012. Sada se bavi analizom i snimanjem spektara međuzvezdane materije.

 
Vojadžer 1, prva letelica poslata u međuzvezdani medijum

Zagrevanje i hlađenje uredi

Međuzvezdani medijum nije u termodinamičkoj ravnoteži i na njega se ne može primeniti Maksvelova raspodela brzina u gasovima. Postoji više procesa kojima se međuzvezdani gas hladi ili zagreva:

Zagrevanje uredi

  • Zagrevanje kosmičkim zračenjem - kosmički zraci su najčešći oblik zagrevanja gasa u međuzvezdanom prostoru, jer mogu da probiju u njegovu dubinu. Energiju na gas prenose putem slobodnih elektrona ili jonizacijom. Najznačajniji su kosmički zraci malih energija od par MeV jer su najbrojniji.
  • Fotoelektrično zagrevanje - ultraljubičasto zračenje koje potiče sa vrelih zvezda može da veže za sebe elektrone i tako ih ukloni iz međuzvezdanog gasa. Kada foton udari o neku česticu u gasu prenese joj energiju, odnosno toplotu. Ovom metodom zagrevaju se samo mali delovi (zrna) celokupnog gasa čija je veličina n(r) ∝ r -3.5 (r je veličina jednog molekula u zrnu).
  • Fotojonizacija - kada se elektron oslobodi (npr. prodiranjem ultraljubičastog zračenja u gas), on odnosi kinetičku energiju veličine Efoton - Ejonizacija. Ovaj proces najzastupljeniji je u HII regionima.
 
vruć molekulski oblak
  • Zagrevanje H zračenjem - iks zraci, kao i ultraljubičasti, mogu da uklone elektron iz gasa i time jonizuju atom iz koga je elektron uzet. Ovo zagrevanje najzastupljenije je u toplim gasovima male gustine koji se nalaze blizu objekata koji emituju iks zračenje (npr. neutronske zvezde).
  • Hemijsko zagrevanje - odvija se u molekulskim gasovima. Kada se dva vodonika spoje i formiraju molekul (Н2) oslobađa se energija jačine 4.48 eV u vidu toplote. Time se zagreva mali deo gasa gde se stvorio molekul. Sudaranjem tih molekula, kao i slobodnih atoma, takođe se zagreva gas.

Ostale, manje značajne vrste zagrevanja:

  • gravitacioni kolaps dela međuzvezdanog gasa
  • eksplozije supernove
  • solarni vetar
  • širenje НII regiona

Hlađenje međuzvezdanog gasa uredi

  • postepeno hlađenje pojedinih regiona - ova vrsta hlađenja je najzastupljenija, u svim vrstama gasa koji sačinjavaju međuzvezdani medijum osim u molekulskim oblacima i veoma vrućim gasovima. Javlja se u CII, OI, OII, OIII, NII, NIII, NeII, NeIII i HII regionima. Sudaranjem atoma u ovim regionima pobuđuju se elektroni i prelaze na više nivoe. Zatim, kada se budu vraćali na prethodni, uobičajedni nivo koji im pripada oslobodiće se dobijene energije putem izračenog fotona. Fotoni energiju gasa odnose izvan međuzvezdanog medijuma i tako se gas hladi.

Propagacija radiotalasa uredi

 
Atmosfersko slabljenje u dB/km kao funkcija frekvencije u EHF opsegu. Vrhovi apsorpcije na određenim frekvencijama predstavljaju problem zbog sastojaka atmosfere kao što su vodena para (H2O) i ugljen-dioksid (CO2).

Radio talasi od ≈10 kHz (veoma niske frekvencije) do ≈300 GHz (ekstremno visoke frekvencije) šire se drugačije u međuzvezdanom prostoru nego na površini Zemlje. Postoji mnogo izvora smetnji i izobličenja signala koji ne postoje na Zemlji. Veliki deo radio astronomije zavisi od kompenzacije različitih efekata širenja da bi se otkrio željeni signal.[3][4]

Otkrića uredi

 
Veliki refraktor u Potsdamu, dvostruki teleskop sa sočivima od 80 cm (31,5") i 50 cm (19,5") otvoren 1899. godine, korišćen je za otkrivanje međuzvezdanog kalcijuma 1904. godine.

Godine 1864. Vilijam Hagins je pomoću spektroskopije utvrdio da je maglina napravljena od gasa.[5] Hagins je imao privatnu opservatoriju sa teleskopom od 8 inča, sa sočivom Alvina Klarka; ali je bio opremljen za spektroskopiju koja je omogućila prodorna posmatranja.[6]

Godine 1904. jedno od otkrića napravljeno pomoću teleskopa Potsdamski veliki refraktor bilo je prisustvo kalcijuma u međuzvezdanom mediju.[7] Astronom Johanes Franc Hartman je iz spektrografskih posmatranja binarne zvezde Mintake u Orionu utvrdio da se u prostoru nalazi element kalcijum.[7]

Međuzvezdani gas je dalje potvrdio Slifer 1909. godine, a zatim je 1912. godine i međuzvezdanu prašinu potvrdio Slifer.[8] Na taj način je u nizu otkrića i postulizacija njegove prirode potvrđena ukupna priroda međuzvezdanog medija.[8]

U septembru 2020. predstavljeni su dokazi o vodi u čvrstom stanju u međuzvezdanom mediju, a posebno o vodenom ledu pomešanom sa silikatnim zrncima u kosmičkoj prašini.[9]

Reference uredi

  1. ^ Osnovni podaci o međuzvezdanom medijumu
  2. ^ Hemija međuzvezdanog medijuma
  3. ^ Samantha Blair. „Interstellar Medium Interference (video)”. SETI Talks. Arhivirano iz originala 2021-11-14. g. 
  4. ^ „Voyager 1 Experiences Three Tsunami Waves in Interstellar Space (video)”. JPL. Arhivirano iz originala 2015-07-09. g. 
  5. ^ „The First Planetary Nebula Spectrum”. Sky & Telescope (na jeziku: engleski). 2014-08-14. Pristupljeno 2019-11-29. 
  6. ^ „William Huggins (1824–1910)”. www.messier.seds.org. Pristupljeno 2019-11-29. 
  7. ^ a b Kanipe, Jeff (2011-01-27). The Cosmic Connection: How Astronomical Events Impact Life on Earth (na jeziku: engleski). Prometheus Books. ISBN 9781591028826. 
  8. ^ a b „V. M. Slipher Papers, 1899-1965”. 
  9. ^ Potpov, Alexey; et al. (21. 9. 2020). „Dust/ice mixing in cold regions and solid-state water in the diffuse interstellar medium”. Nature Astronomy. 5: 78—85. Bibcode:2020NatAs.tmp..188P. S2CID 221292937. arXiv:2008.10951 . doi:10.1038/s41550-020-01214-x. Pristupljeno 26. 9. 2020. 

Literatura uredi

Spoljašnje veze uredi