恆星與恆星之間是什麼？它們之間真的是空無一物嗎？

從肉眼看，星星之間似乎什麼也沒有。恆星之間有什麼物質嗎?恆星之間是真空嗎?

20世紀初，德國著名天文學家哈特曼發現了一個奇怪的現象:獵戶座光譜中出現了一條由電離鈣形成的暗線。獵戶座8是一顆非常熱的恆星，所以它的光譜中不應該有金屬普線。

奇怪的是，獵戶座δ是一顆光譜雙星，它彼此向南旋轉。它的譜線有周期性的位移，但這條電離鈣譜線的波長保持不變。哈特曼提出了他自己的觀點，即產生電離鈣譜線的物質對地球是靜止的，即恆星和地球之間存在著塵埃和氣體。它們被稱為星際物質，吸收恆星發出的光併產生黑色的鈣線。哈特曼是正確的嗎?天文學家觀察了其他高溫光譜雙星，發現了中性鈉的暗線，沒有位移。這說明哈特曼的觀點是正確的，星際空間中存在吸收物質。

1930年，另一位天文學家從另一個角度證實了星際物質的存在。瑞士天文學家特朗普是研究星團的專家。因為星團越遠，亮度越暗，所以距離可以從星團的亮度計算出來。知道距離後，可以從觀測到的星系團的角度直徑計算出星系團的真實直徑。Trumpler對開放星團的距離和大小的研究揭示了一個奇怪的結果:星團越遠，星團的真實直徑就越大。這個奇怪的結果間接地證實了星際空間中存在吸收光的星際物質。它們吸收星系團發出的光，使星系團的亮度變小，使我們誤以為它們離得很遠，從而根據誇大的距離來誇大星系團的大小。這導致了錯誤的結論，即星團越遠，其直徑越大。到目前為止，天文學家普遍承認恆星不是真空，而是充滿了星際物質。

這些物質是什麼?它們的化學成分是什麼?天文學家做了很多觀測。他們不僅觀測了鈣、鈉、鉀、鐵、鈦所發射的星際譜線，還觀測了碳、氮、氫分子化合物所產生的星際譜線和譜帶。人們還把光譜儀放在人造衛星上觀察，發現了許多元素，如氧、鎂和鈦。由硅、磷、氯、氬和錳組成的星際線。我們知道宇宙中最豐富的元素是氫。星際空間中有氫原子嗎?氫原子產生的光譜線比可見光的波長長。要探測氫，必須用射電望遠鏡來觀察它。1944年，范德赫斯特還是個大學生。他的畢業論文是關於宇宙中氫原子的探測。他的理論計算表明，太空中的氫原子可以發射波長為21厘米的無線電波。然而，一個氫原子平均需要1000萬年才能產生21厘米波長的無線電波，這是一種罕見的現象。

然而，由於星際空間中氫原子的丰度，星際氫原子21厘米的無線電波強度足以被射電望遠鏡探測到。1951年，根據范德赫斯特的建議，美國的射電天文學家接收到氫原子發出的波長為21厘米的無線電波。分析觀測數據表明，星際氫原子聚集在銀河系中。這些氫原子的氣體溫度很低，平均60K，密度也很小。每立方米空間中只有10萬個氫原子。一個星際氫原子每300年才與周圍的氫原子碰撞一次，而地球大氣中的分子每秒碰撞10億次!

除了氫原子，天文學家還利用射電望遠鏡發現星際空間中有許多分子。星際分子有六七十多種。有十幾種無機分子，如水、氨、一氧化碳和其他有機分子，如甲醛和乙醇。此外，還有星際塵埃，它們是直徑約十分之一微米的小顆粒，主要由水冰、石墨、硅酸鹽、金屬等組成。星際物質在空間中的分布是不均勻的。在某些地區，星際物質特別密集，就像雲一樣。當天文學家過去觀察恆星時，他們看到天空中有許多明亮的雲狀物體，稱之為星雲。有些星雲的形狀不規則，稱為彌散星雲。唯一肉眼可見的星雲是獵戶座星雲，它是一個瀰漫星雲。有些星雲有一個小的圓形或橢圓形區域，很像行星。這些星雲被稱為行星狀星雲。

不同的星雲有不同的大小、密度和溫度。行星狀星雲的直徑平均為0.3光年。星雲的質量約為0.2-0.6倍太陽質量。星雲的密度是每立方米1000- 100億個星雲物質粒子，溫度是1000- 10000 K。漫反射星雲的大小和質量都要大得多。例如，獵戶座星雲直徑超過300光年，質量約為5萬個太陽質量，最亮的部分密度為每立方米100億個原子，溫度約為800 K。暗星雲也屬於瀰漫星雲。據估計，暗星雲中的塵埃質量約為20個太陽質量，而氣體質量約為200至300個太陽質量。黑暗星雲只有10k，因為它不能被明亮的恆星照亮。星際分子組成的星雲叫做分子雲，獵戶座星雲中有一個很大的分子雲。天文學家現在相信恆星是由分子雲形成的。

還有一類星雲，用望遠鏡觀測它是個小而暗的圓形暗斑，人們把它叫做球狀體。星際空間還有些看不見的物質，人們認為宇宙中暗物質的質量比發光物質的質量還大。

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