В чем разница между газом и пылью в астрономии?

Есть ли строгая разница между газом и пылью? В земной среде большинство вещей становятся газообразными, если их достаточно нагреть. Температура межзвездной среды , кажется, колеблется в основном от 10 до 10 000 Кельвина. Является ли газ / пыль аналогом горячего / холодного, или фазовая диаграмма рассматриваемого элемента тоже имеет значение? Могут ли металлы и молекулы быть газом в астрономических терминах?

Да, металлы и другие элементы и молекулы могут существовать в газообразной форме при правильных условиях температуры и давления. «Газ» - это просто одно из основных состояний материи, например, в твердом , жидком или газообразном состоянии (и несколько других состояний, выходящих за рамки этого вопроса). Но как газ эти вещества существуют полностью как отдельные атомы, отдельные элементарные молекулы или отдельные составные молекулы из нескольких атомов (например, двуокиси углерода).

Пыль, с другой стороны, состоит из крошечных твердых частиц, которые подверглись более прочным межмолекулярным связям, создавая такие вещества, как лед, силикаты и соединения углерода, которые плавают с различной плотностью между звездами и галактиками. Поскольку эти частицы все еще чрезвычайно малы (как правило, доля микрона в поперечнике), они могут казаться газом, но эти крошечные объекты неправильной формы все еще существуют индивидуально в твердом или жидком состоянии.

В астрономии нет формального определения порога между газом и пылью. Газ может быть одноатомным, двухатомным или молекулярным (или , в принципе, из фотонов ). Молекулы могут быть очень большими, и в принципе частицы пыли являются просто очень большими молекулами. Я видел различные авторы используют различные определения, в пределах от до ~ 1000 атомов.$\sim100$$\sim1000$

Это не значит, что между молекулами и пылью нет четкой разницы. У них очень разные свойства, но переход между ними просто не совсем четко определен.

ДОБАВЛЕНО 13.6.2018: В настоящее время я посещаю конференцию по космической пыли, и 200 астрономов не смогли ответить на вопрос о пороге между большими молекулами и мелкими пылинками. Один из способов определения различия, однако, состоит в том, чтобы взглянуть на связанные спектральные линии: молекулы излучают / поглощают и имеют конкретные длины волн, тогда как пыль может излучать / поглощать в более широкой области. Но определенного количества атомов не существует - например, фуллерен C ₅₄₀ - это очень большая молекула углерода, но если вы перегруппируете его атомы 540 C в аморфный углерод, он считается зерном пыли.

$\mathrm{H\,II}$

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

$^{^\dagger}$

Я могу просто добавить к превосходному ответу Роберта, что частицы межзвездной пыли, очень похожие на сигаретный дым в воздухе, зависают в межзвездном газе и взаимодействуют с ним как кинематически (увлекается вместе с ним в зависимости от размера частиц), так и энергетически (обмениваются тепло, которое может привести к значительному охлаждению газа). Частицы пыли также взаимодействуют с (звездным) излучением и могут испаряться из-за излучения высокой энергии, но могут также расти за счет конденсации из окружающего газа.

Все более крупные твердые астрономические объекты (планеты, астероиды и т. Д., Но не звездные остатки) образовались из пыли, которая в свою очередь образовалась из более тяжелых элементов в межзвездном газе.

Для многих астрономических целей, пыль раздражает, так как он блокирует свет, в частности , более короткие длины волн ( покраснения и darking свет звезд), скрывая звезды, в частности , в средней плоскости Млечного Пути. Как следствие, центр Галактики, представляющий большой астрономический интерес, в значительной степени невидим и может быть изучен только путем наблюдения за длинами волн, отличными от видимого света, в частности инфракрасного, который практически не подвержен поглощению пыли.