Почему межзвездная среда такая горячая?

По этой ссылке говорится следующее: «большие скопления галактик, которые пронизаны еще большим количеством диффузного газа. При температуре 10 миллионов градусов и более».

Как эти диффузионные (ионизированные) газы могут стать такими горячими, когда они находятся на большом расстоянии друг от друга и имеют очень небольшую плотность?

То, что страница ESA (Европейского космического агентства) под названием « Выплеск горячего газа в котле галактики», на которую вы ссылаетесь, называется WHIM (Тепло-горячая межгалактическая среда). Это не межзвездная среда, а газ межгалактической среды. Разница в плотности огромна, с межзвездной плотностью среды при среднем (одного протона на кубический сантиметр), но плотность этих Whim быть даже несколько порядков ниже при р ~ 10 - 6 - 10 - 5 р р с м , или примерно от 1 до 10 протонов на кубический метр ($\rho ∼ 1\ ppcm$$\rho ∼ 10^{−6}−10^{−5}\ ppcm$Рентгеновская обсерватория Чандра НАСА цитирует среднюю плотность 6 протонов на кубический метр).

Что интересно в WHIM, так это то, что они абсолютно огромны. Мы говорим о расстояниях, которые простираются между скоплениями галактик (растягиваются на несколько миллионов световых лет), что означает, что даже такие незначительные, как они, составляют большую часть барионной материи Вселенной:

Такой вопрос прогнозируется на счет для значительной доли ( ) всех барионов в локальной ( г < 1 ) Вселенной, и, таким образом , считается лучшим кандидатом на проведение барионы видели на больших красных смещениях и пропавших без вести от низкого перепись красного смещения.$∼ 50\%$$z < 1$ [redshift in the infrared spectrum]

Итак, теперь об их тепловыделениях и о том, почему они в первую очередь обнаруживаются в рентгеновском диапазоне (в статье ЕКА упоминается, что фотография, сделанная там, была сделана рентгеновской обсерваторией ЕМА XMM-Newton):

Электроны и барионы в WHIM нагреваются при ударе во время их падения в [Large–Scale Structures]потенциальную яму LSS темной материи и оседают в нитевидных / пластинчатых структурах, окружающих LSS.

Я добавил несколько уточнений в кавычки, заключенные в квадратные скобки, но это означает, что части этих WHIM взаимодействуют с AGN (активным галактическим ядром) при прохождении галактик, а рентгеновское излучение AGN возбуждает барионное вещество в температура .$T ∼ 10^5−10^7 K$

Цитата источников:

• Космический Барионный Бюджет , Fukugita et al. 1998
• Инвентарь космической энергии , Fukugita & Peebles 2004

Дополнительное чтение:

• Рентгеновское открытие указывает на местонахождение пропавшего вещества , НАСА
• Найдена последняя «отсутствующая» нормальная материя , небо и телескоп
• Изучение содержания WHIM в крупномасштабных структурах галактики вдоль линии визирования до H 2356-309 (PDF), Л. Заппакоста и др., Гарвард-Смитсоновский центр астрофизики

Просто чтобы добавить к ответу TidalWave - что-то, что проще просто представить, тривиальное «почему».

То, что мы называем температурой на термодинамическом уровне - это скорость на атомном уровне. Сказать, что среда имеет высокую температуру, равносильно тому, что частицы этой среды движутся очень быстро.

Ну, они должны двигаться быстро. Они должны двигаться быстрее, чем скорость побега галактик, иначе те, что выброшены из галактик, не избежат их, и вместо этого изначальные будут захвачены галактиками. Будучи настолько разреженными, они также сталкиваются крайне редко - поэтому каких-либо замедлений, возникающих в результате столкновений (расход энергии, например, в виде фотонов), просто почти никогда не происходит. Короче говоря, вы получаете частицы, которые были достаточно быстрыми (горячими), чтобы попасть (и остаться) там вообще, и у вас не было возможности остыть.

Они горячие в смысле скорости частиц, но если вы были там, вы замерзнете, так как плотность настолько мала, что любая из этих частиц, вероятно, будет воздействовать на вас (и передавать вам свою энергию, как и вы заметить, как тепло), а вы будете холодно из-за излучения.