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星間物質

高

よみ方

せいかんぶっしつ

英 語

interstellar matter

説 明

銀河内の星間空間に存在している物質のこと。通常、星や恒星間天体ダークマターを除き、主にガス成分や星間ダストのことを指す。単に星間ガスということもある。星間媒質もほぼ同義で使われているが、星間媒質という場合には、高エネルギー宇宙線や(電)磁場成分も対象として含めることがある。
星間物質は、主成分である水素ガスの状態により、電離ガスと中性原子ガスと分子ガスに大きく3分される。これらは、図に示したように、密度と温度が大きく異なる複数の領域に分かれており、電離ガスはコロナガスとHⅡ領域、中性原子ガスは雲間物質とHⅠガス雲(中性水素ガス雲)、分子ガスは分子雲などと呼ばれる。
コロナガスは温度が数十万Kを超える最も高温かつ低密度なガスで、超新星残骸スーパーバブルなど超新星爆発などによって生じた電離ガスが大きく膨張した結果生じたガスだと考えられている。銀河ハローでもコロナガスが観測されている。あまりに希薄であるがためイオンと電子とが出会って中性原子ガスになる確率が極めて低く、冷却が著しく遅いために星間空間に残ったガスである。銀河の中でも星がまばらで物質密度が小さい領域を占める。
HII領域は電離水素領域とも呼ばれ、高温の主系列星からの強い紫外線によって周囲の星間ガスが電離したものである。ガスの温度は1万K程度であり、形成初期には原子数密度が105 cm-3以上もあるが、急激に膨張して密度も低下し、末期には10 cm-3の密度になる。
HⅠガス雲あるいは中性水素ガス雲と呼ばれるガスは、温度100 K程度で密度1~100 cm-3程度で、空間的にまとまった領域を占めるが、銀河内に占める体積は小さいと考えられている。単体で存在しているほか、分子雲の周りを取り囲むように存在している。中性水素原子の21 cm線の吸収線によって観測される。
雲間物質は温度が1万度程度で密度は1個 cm-3 以下程度のガスである。、天の川銀河銀河系)の円盤内に普遍的に存在しており、銀河円盤中の体積比率で大きな割合を占めると考えられている。主成分が中性水素原子であるが、恒星間に普遍的にある紫外線などにより部分的に電離している。中性水素原子が21cm線輝線を放つため、容易に観測される。
分子雲は最も密度の高い星間ガスで、温度が10 K程度と低く、水素が分子として存在している。星間ガスの質量の多くを担っているが、星間空間に占める体積は非常に小さい。分子雲は、星の誕生現場である。
図の破線で示した直線は、圧力(密度×温度に比例)が一定の線である。コロナガス、雲間物質、HⅠガス雲は、ほぼ圧力平衡に近い状態にあることがわかる。一方、HⅡ領域と分子雲は周りよりも圧力が高い状態にある。HⅡ領域は高い圧力により、外側に向かって膨張している。それに対し、分子雲は自身の重力によりガスを閉じ込めているため圧力は高いものの、周囲のガスとは力学平衡に近い状態を保っている。

2024年07月10日更新

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    * 絶対温度と密度で表された星間物質のさまざまな存在形態。3本の破線は、圧力(密度×温度に比例)が一定の線。コロナガス、雲間物質、HIガス雲は圧力がほぼ一定の線上に分布し、準圧力平衡にある。HII領域、分子雲は周りよりも圧力が高い。
    福井康雄「星間物質」、シリーズ現代の天文学第6巻、福井・犬塚・大西・中井・舞原・水野編『星間物質と星形成』1.1節 図1.2(日本評論社)