天文学におけるガスと塵の違いは何ですか？

ガスと塵の間に厳密な違いはありますか？地球環境では、十分に加熱するとほとんどの物が気体になります。星間物質の温度は、主に10〜10,000ケルビンの範囲にあるようです。ガス/ダストは高温/低温の類似物ですか、それとも問題の要素の状態図も重要ですか？天文学的に金属と分子は気体になりますか？

はい、金属やその他の元素や分子は、適切な温度と圧力の条件下で気体の形で存在できます。「気体」は、固体、液体、気体などの物質の基本的な状態の1つにすぎません（および、この質問の範囲外の他のいくつかの状態）。しかし、ガスとして、これらの物質は完全に個々の原子、個々の元素分子、または複数の原子の個々の化合物分子（二酸化炭素など）として存在します。

一方、塵は、分子間結合が強くなり、星間や銀河間でさまざまな密度で浮遊する氷、ケイ酸塩、炭素化合物などの物質を生成する小さな粒子状物質で構成されています。これらの粒子はまだ非常に小さいため（通常は直径1ミクロン未満）、気体のように見える場合がありますが、これらの小さな不規則な形状のオブジェクトは、固体または液体の状態で個別に存在します。

天文学では、ガスと塵の間のしきい値の正式な定義はありません。ガスは、単原子、二原子、または分子（または原理的には光子でできている）にすることができます。分子は非常に大きくなる可能性があり、原則として、ダスト粒子は非常に大きな分子です。私は様々な著者が至るまで、様々な定義を使用して見てきましたへ〜千個の原子を。$\sim100$$\sim1000$

これは、分子と塵の間に明確な違いがないと言うことではありません。それらは非常に異なる特性を持っていますが、それらの間の移行は完全に明確に定義されているわけではありません。

13.6.2018に追加：私は現在、宇宙塵に関する会議に出席しており、200人の天文学者が大きな分子と小さな塵粒の間のしきい値の質問に答えることができませんでした。ただし、区別を定義する1つの方法は、関連するスペクトル線を調べることです。分子は、特定の波長を放出/吸収しますが、塵はより広い領域で放出/吸収できます。しかし、特定の原子数はありません。たとえば、フラーレンC ₅₄₀は非常に大きな炭素分子ですが、540 C原子をアモルファスカーボンにシャッフルすると、ダスト粒子と見なされます。

ガス、分子、塵はすべて高温でも低温でもかまいませんが、高温になりすぎると、衝突により大きな粒子が破壊されます。そのため、分子雲は通常非常に寒く、ガスと塵の両方で構成されていますが、Hでは塵は破壊される傾向があります（完全ではありませんが）領域の$\mathrm{H\,II}$紫外線による他の穀物、イオン、昇華または蒸発との衝突によるスパッタリング、あるいは爆発との衝突による熱い星の周りに（例えば参照グリーンバーグ1976）。

最後の質問に答えるために、私は塵粒子に使用される「ガス」という用語を聞いたことはありませんが、金属†と分子の両方をガスと呼ぶことができます。たとえば、M g$^\dagger$$\mathrm{Mg\,II}$$\mathrm{H}_2$$\mathrm{CO}$

$^{^\dagger}$

ロバートによる優れた答えに加えて、空気中のタバコの煙に非常によく似た星間塵粒子が星間ガスにぶら下がり、運動学的に（粒子サイズに応じてそれに沿って引きずられる）、エネルギー的に（交換する）熱。これにより、ガスが大幅に冷却されます。ダスト粒子は（星の）放射とも相互作用し、高エネルギー放射のために蒸発する可能性がありますが、周囲のガスから凝縮することによって成長する可能性もあります。

すべてのより大きな固体天体（惑星、小惑星など、しかし星の残骸ではない）は、星間ガスのより重い元素から形成された塵から形成されました。

多くの天文学の目的にとって、塵は光、特に短い波長（星の光を赤くして暗くする）をブロックし、特に天の川の中央平面に星を隠すので、迷惑です。結果として、天文学的に大きな関心を集めている銀河中心はほとんど見えず、可視光以外の波長、特に塵の吸収の影響をほとんど受けない赤外線を観測することによってのみ研究することができます。