星際介質的相

就像地球上的水以冰、液態和水蒸氣三種形態存在一樣，恒星之間的氣體也同時以好幾種截然不同的狀態存在——天文學家稱它們為「相」。令人吃驚的是反差有多極端：在同一個星系裡，比鄰而居的既有冷到攝氏零下兩百五十度以下的氣體，也有熱過百萬度的氣體，最緻密的角落比最稀薄處稠密上億倍。星際介質不是單一的東西，而是一套分層共存的環境。

天文學家通常把它分成五種左右的相。最冷最密的是分子氣體（約10到20開爾文，氫在這裡成對結合為分子），存在於黑暗的恒星形成雲中。接著是原子氫的冷中性介質（約100開爾文）和暖中性介質（約8000開爾文）。在熾熱恒星照耀之處，氣體被電離成暖電離介質（約10000開爾文）。而由爆發的恒星吹出的，則是熱電離介質——一種百萬開爾文乃至更高溫度的稀薄氣體。值得注意的是，又冷又密的相和又熱又稀的相大致處於壓強平衡：熱氣體足夠稀薄、冷氣體足夠稠密，使它們彼此施加的壓力相當。

用「相」來思考，是天體物理學家理解這一原本繁雜得令人困惑的介質的方法。這些相並不固定：隨著雲塌縮形成恒星、隨著超新星加熱並撕裂周圍，氣體不斷在各相之間循環。一個值得記住的提醒是，這些只是理想化的分類——真實的星際氣體湍動而雜亂，邊界模糊、時刻變動，並不像整齊的隔間。