Apa perbedaan antara gas dan debu dalam astronomi?

Apakah ada perbedaan ketat antara gas dan debu? Di lingkungan Bumi kebanyakan hal menjadi gas jika cukup panas. The temperatur dari medium antarbintang tampaknya berkisar sebagian besar antara 10 dan 10 000 Kelvin. Apakah gas / debu analog untuk panas / dingin, atau apakah diagram fase elemen juga menjadi masalah? Dapatkah logam dan molekul menjadi gas dalam istilah astronomi?

— Fluida Lokal
sumber

Jawaban:

Ya, logam dan elemen serta molekul lain dapat ada dalam bentuk gas di bawah kondisi suhu dan tekanan yang tepat. "Gas" hanyalah salah satu dari keadaan materi yang mendasar, seperti dalam benda padat , cair , atau gas (dan beberapa negara lain di luar ruang lingkup pertanyaan ini). Tapi seperti gas, zat ini ada yang sama sekali baik sebagai individu atom, individu molekul unsur, atau individu molekul senyawa beberapa atom (misalnya karbon dioksida).

Debu, di sisi lain, terdiri dari partikel kecil yang telah mengalami ikatan antarmolekul yang lebih kuat untuk membuat zat seperti es, silikat, dan senyawa karbon yang melayang-layang di berbagai kepadatan antara bintang-bintang dan di antara galaksi. Karena partikel-partikel ini masih sangat kecil (biasanya sebagian kecil dari satu mikron), mereka dapat tampak seperti gas, tetapi benda-benda kecil berbentuk tidak teratur ini masih ada secara individual dalam keadaan padat atau cair.

— Robert Cartaino
sumber

Ofc dalam kosmologi semua materi hanya disebut sebagai "debu" dan dianggap tidak bergerak sama sekali. Jadi kita harus melihat subbagian astronomi yang sedang dihadapi.

— AtmosphericPrisonEscape

@AtmosphericPrisonEscape: Itu tidak benar. Kosmologi hanya meminjam ini dari relativitas umum, di mana "debu" berarti "cairan sempurna tanpa tekanan", dan dengan demikian praktis setiap distribusi energi-stres yang dapat dimodelkan secara memadai. Khususnya, era di mana alam semesta berskala besar dapat diperlakukan seperti itu dimulai sekitar

tahun setelah Big Bang dan berakhir sekitar

50 k

$50\,\mathrm{k}$

4 G

$4\,\mathrm{G}$ tahun yang lalu.

— Stan Liou

@RobertCartaino "Debu, di sisi lain, terdiri dari partikel kecil yang telah mengalami ikatan antar molekul yang lebih kuat untuk menciptakan zat seperti es" ... Bukankah ikatan baru ini lebih lemah, hanya stabil pada suhu yang lebih rendah?

— BMS

Dalam astronomi, tidak ada definisi formal dari ambang batas antara gas dan debu. Gas dapat bersifat monoatomik, diatomik, atau molekul (atau terbuat dari foton , pada prinsipnya). Molekul bisa sangat besar, dan pada prinsipnya, partikel debu hanyalah molekul yang sangat besar. Saya telah melihat berbagai penulis menggunakan berbagai definisi, mulai dari hingga atom. $\sim100$ $\sim1000$

Ini bukan untuk mengatakan bahwa tidak ada perbedaan yang jelas antara molekul dan debu. Mereka memiliki sifat yang sangat berbeda, tetapi transisi di antara mereka tidak terdefinisi dengan sempurna.

TAMBAH 13.6.2018: Saat ini saya menghadiri konferensi tentang debu kosmik, dan 200 astronom tidak dapat menjawab pertanyaan tentang ambang batas antara molekul besar dan butiran debu kecil. Salah satu cara untuk mendefinisikan perbedaan, adalah dengan melihat garis spektral yang terkait: Molekul memancarkan / menyerap dan panjang gelombang tertentu, sedangkan debu dapat memancarkan / menyerap di wilayah yang lebih luas. Tetapi tidak ada jumlah atom tertentu - misalnya, fullerene C ₅₄₀ adalah molekul karbon yang sangat besar, tetapi jika Anda merombak atom 540 C menjadi karbon amorf, itu dianggap sebagai butiran debu.

$\mathrm{H\,II}$

Untuk menjawab pertanyaan terakhir Anda, saya belum pernah mendengar istilah "gas" yang digunakan untuk partikel debu, tetapi logam $^\dagger$ gas $\mathrm{Mg\,II}$ secara rutin digunakan untuk mendeteksi galaksi yang jauh, dan awan molekul mengandung dan $\mathrm{H}_2$ $\mathrm{CO}$ gasDalam medium antarbintang, kira-kira 2/3 logam berada dalam fase gas, sementara 1/3 dalam debu.

$^{^\dagger}$ ^{"Logam" dalam pengertian astronomi, yaitu semua elemen selain hidrogen dan helium.}

— pela
sumber

Sekarang Anda mengaburkan upaya amatir saya untuk memahami ini. Debu monatomik? Ketika para astronom dengan santai menyebutkan "debu" dan "gas", apakah mereka mungkin hanya merujuk pada panjang gelombang tertentu dalam spektogram mereka? Atau apakah mereka hanya melambaikan tangan di atas sana untuk mencoba merasakan bagaimana rasanya. Anda telah menarik kaki saya beberapa kali sebelum di sini, @pela, saya tidak memiliki banyak kaki lagi. Ini astronomi, kau jelas bisa memberitahuku apa saja.

— LocalFluff

@LocalFluff:: D Tidak tidak, gas bisa monoatomik, diatomik, dll. Untuk menyebutnya "debu", Anda memerlukan banyak atom, yaitu pada molekul prinsip. Jika molekul ini di bawah ambang batas yang tidak jelas, kita sebut saja molekul. Jika terlalu besar, kami menyebutnya debu. Satu perbedaan antara molekul dan debu adalah sifat hamburannya. Sedangkan molekul cenderung menyebarkan cahaya sesuai dengan tingkat energi tertentu, jika hamburan menjadi terlalu besar lebih tergantung pada ukuran karakteristik konglomerat. Namun masih belum ada ambang yang tajam.

— pela

Baca lagi kalimat kedua. Saya pikir itu masuk akal, tetapi jika tidak, beri tahu saya dan saya akan mengedit :)

— pela

Properti hamburan masuk akal. Saya pernah mendengar bahwa ada zona abu-abu "molekul bebas besar" dengan garis serap yang sulit untuk diurai. Di sekolah dasar dan gas kimia setiap hari dan debu sangat berbeda, saya pikir. Tapi mungkin tidak di ruang angkasa?

— LocalFluff

Saya tidak tahu banyak tentang molekul, tapi mungkin Anda mengacu pada PAH . Saya tidak akan mengatakan bahwa gas dan debu tidak terlalu berbeda. Mereka memiliki sifat yang sangat berbeda dalam banyak aspek. Hanya saja tidak ada batasan ketat di antara mereka, jadi dalam jarak pendek mereka tidak berbeda. Tetapi pada skala logaritmik, siapa yang peduli? :)

— pela

Saya dapat menambahkan jawaban yang sangat bagus oleh Robert bahwa partikel debu antarbintang, sangat mirip dengan asap rokok di udara, menggantung di gas antarbintang dan berinteraksi dengannya secara kinematis (terseret bersamaan dengan itu tergantung pada ukuran partikel) dan dengan penuh semangat (pertukaran) panas, yang dapat menyebabkan pendinginan gas yang signifikan). Partikel debu juga berinteraksi dengan radiasi (bintang) dan dapat diuapkan karena radiasi energi tinggi, tetapi juga dapat tumbuh dengan kondensasi dari gas di sekitarnya.

Semua benda astronomi padat yang lebih besar (planet, asteroid dll, tetapi bukan sisa-sisa bintang) telah terbentuk dari debu, yang pada gilirannya telah terbentuk dari unsur-unsur yang lebih berat dalam gas antar bintang.

Untuk banyak tujuan astronomi, debu menjengkelkan, karena menghalangi cahaya, khususnya panjang gelombang yang lebih pendek ( memerah dan menggelapkan cahaya bintang), menyembunyikan bintang, khususnya di bidang pertengahan Bima Sakti. Sebagai akibatnya, pusat Galaksi, tempat yang sangat menarik bagi astronomi, sebagian besar tidak terlihat dan hanya dapat dipelajari dengan mengamati panjang gelombang lain selain cahaya tampak, khususnya inframerah yang hampir tidak terpengaruh oleh penyerapan debu.

— Walter
sumber