Jaka jest różnica między gazem a pyłem w astronomii?

Czy istnieje ścisła różnica między gazem a pyłem? W środowisku ziemskim większość rzeczy staje się gazowa, jeśli jest wystarczająco ogrzewana. Temperatury od międzygwiazdowej wydaje się przede wszystkim w zakresie pomiędzy 10 i 10 000 Kelvina. Czy gaz / pył jest analogiem dla ciepła / zimna, czy też ma znaczenie diagram fazowy danego elementu? Czy metale i cząsteczki mogą być gazem w kategoriach astronomicznych?

— LocalFluff
źródło

Odpowiedzi:

Tak, metale i inne pierwiastki i cząsteczki mogą istnieć w formie gazowej w odpowiednich warunkach temperatury i ciśnienia. „Gaz” jest po prostu jednym z podstawowych stanów materii, tak jak w ciele stałym , ciekłym lub gazowym (i kilku innych stanach poza zakresem tego pytania). Ale jako gaz substancje te istnieją całkowicie jako pojedyncze atomy, pojedyncze cząsteczki elementarne lub pojedyncze cząsteczki złożone wielu atomów (np. Dwutlenek węgla).

Z drugiej strony, pył składa się z drobnych cząstek, które uległy silniejszym wiązaniom międzycząsteczkowym, tworząc substancje, takie jak lód, krzemiany i związki węgla, które unoszą się w różnych gęstościach między gwiazdami i między galaktykami. Ponieważ cząstki te są nadal bardzo małe (zwykle o ułamku mikrona), mogą wyglądać jak gaz, ale te małe przedmioty o nieregularnym kształcie nadal istnieją indywidualnie w stanie stałym lub ciekłym.

— Robert Cartaino
źródło

Ofc w kosmologii cała materia jest po prostu określana jako „pył” i zakłada się, że w ogóle się nie porusza. Trzeba więc spojrzeć na podrozdział dotyczący astronomii.

— AtmosphericPrisonEscape

@AtmosphericPrisonEscape: To nie do końca prawda. Kosmologia po prostu zapożycza to od ogólnej teorii względności, w której „pył” oznacza „bezduszny idealny płyn”, a więc praktycznie każdy rozkład energii stresu, jaki można odpowiednio modelować jako taki. Warto zauważyć, że era, w której wszechświat na dużą skalę można traktować jako taki, rozpoczęła się około

lat po Wielkim Wybuchu i zakończył się około

50 k

$50\,\mathrm{k}$

lat temu.

4 G

$4\,\mathrm{G}$

— Stan Liou,

@RobertCartaino „Pył składa się z drobnych cząstek, które uległy silniejszym wiązaniom międzycząsteczkowym, tworząc substancje takie jak lód” ... Czy te nowe wiązania nie byłyby słabsze, byłyby stabilne tylko w niższych temperaturach?

— BMS

$\sim100$ $\sim1000$

Nie oznacza to, że nie ma wyraźnej różnicy między cząsteczkami a pyłem. Mają bardzo różne właściwości, ale przejście między nimi nie jest po prostu idealnie dobrze zdefiniowane.

DODANO 13.6.2018: Obecnie biorę udział w konferencji dotyczącej pyłu kosmicznego, a 200 astronomów nie było w stanie odpowiedzieć na pytanie o próg między dużymi cząsteczkami a drobnymi ziarnami pyłu. Jednym ze sposobów zdefiniowania rozróżnienia jest jednak przyjrzenie się powiązanym liniom spektralnym: cząsteczki emitują / pochłaniają określone długości fal, natomiast pył może emitować / pochłaniać w szerszym obszarze. Ale nie ma określonej liczby atomów - na przykład fuleren C ₅₄₀ jest bardzo dużą cząsteczką węgla, ale jeśli przetasujesz jego atomy 540 C w amorficzny węgiel, jest to uważane za ziarno pyłu.

$\mathrm{H\,II}$

$^\dagger$ $\mathrm{Mg\,II}$ $\mathrm{H}_2$ $\mathrm{CO}$

$^{^\dagger}$

— pela
źródło

Teraz zaciemniłeś moją amatorską próbę zrozumienia tego. Pył monatomiczny? Kiedy astronomowie swobodnie wspominają o „pyle” i „gazie”, czy może odnoszą się tylko do określonych długości fal w swoich spektrogramach? A może po prostu machają tam rękami, żeby poczuć, jak to jest. Kilka razy wcześniej pociągnąłeś mnie za nogi, @pela, nie mam już więcej nóg. To jest astronomia, możesz mi oczywiście powiedzieć wszystko.

— LocalFluff,

@LocalFluff:: D Nie nie, gaz może być monoatomowy, diatomowy itp. Aby nazwać go „pyłem”, potrzebujesz wielu atomów, czyli w zasadzie cząsteczek. Jeśli ta cząsteczka jest poniżej źle zdefiniowanego progu, nazywamy ją po prostu cząsteczkami. Jeśli jest za duży, nazywamy go pyłem. Jedną różnicą między cząsteczkami a pyłem są jego właściwości rozpraszające. Podczas gdy cząsteczki mają tendencję do rozpraszania światła zgodnie z określonymi poziomami energii, jeśli staje się ono zbyt duże, rozpraszanie zależy bardziej od charakterystycznej wielkości konglomeratu. Ale nadal nie ma ostrego progu.

— pela

Przeczytaj drugie zdanie jeszcze raz. Myślę, że to ma sens, ale jeśli nie, daj mi znać, a ja

— dokonam

Właściwości rozpraszania mają sens. Słyszałem, że istnieje szara strefa „dużych wolnych cząsteczek” z liniami absorpcyjnymi, które trudno rozdzielić. Myślę, że w szkole podstawowej i chemii codziennej gaz i pył są dość wyraźne. Ale może nie tak w kosmosie?

— LocalFluff,

Niewiele wiem o cząsteczkach, ale może masz na myśli PAH . Nie powiedziałbym, że gaz i pył nie są dość wyraźne. Mają bardzo różne właściwości w wielu aspektach. Tyle, że nie ma między nimi ścisłej granicy, więc w krótkim zasięgu nie są wyraźne. Ale kogo to obchodzi w skali logarytmicznej? :)

— pela,

Mogę tylko dodać do doskonałej odpowiedzi Roberta, że cząsteczki pyłu międzygwiezdnego, podobnie jak dym papierosowy w powietrzu, wisi w gazie międzygwiezdnym i oddziałuje z nim zarówno kinematycznie (jest przeciągany wraz z nim w zależności od wielkości cząstek), jak i energetycznie (wymiany ciepło, które może spowodować znaczne ochłodzenie gazu). Cząsteczki pyłu oddziałują również z promieniowaniem (gwiezdnym) i mogą być odparowywane z powodu promieniowania wysokoenergetycznego, ale mogą również rosnąć przez kondensację z otaczającego gazu.

Wszystkie większe stałe obiekty astronomiczne (planety, asteroidy itp., Ale nie gwiezdne pozostałości) powstały z pyłu, który z kolei uformował się z cięższych pierwiastków w gazie międzygwiezdnym.

Dla wielu celów astronomicznych pył jest denerwujący, ponieważ blokuje światło, w szczególności krótsze długości fal ( zaczerwienienie i zaciemnienie światła gwiazd), ukrywając gwiazdy, szczególnie w płaszczyźnie środkowej Drogi Mlecznej. W rezultacie centrum galaktyczne, miejsce o dużym zainteresowaniu astronomicznym, jest w dużej mierze niewidoczne i można je badać jedynie obserwując fale o innych długościach niż światło widzialne, w szczególności podczerwień, na którą nie ma wpływu absorpcja pyłu.

— Walter
źródło