星际介质的相

就像地球上的水以冰、液态和水蒸气三种形态存在一样，恒星之间的气体也同时以好几种截然不同的状态存在——天文学家称它们为“相”。令人吃惊的是反差有多极端：在同一个星系里，比邻而居的既有冷到摄氏零下两百五十度以下的气体，也有热过百万度的气体，最致密的角落比最稀薄处稠密上亿倍。星际介质不是单一的东西，而是一套分层共存的环境。

天文学家通常把它分成五种左右的相。最冷最密的是分子气体（约10到20开尔文，氢在这里成对结合为分子），存在于黑暗的恒星形成云中。接着是原子氢的冷中性介质（约100开尔文）和暖中性介质（约8000开尔文）。在炽热恒星照耀之处，气体被电离成暖电离介质（约10000开尔文）。而由爆发的恒星吹出的，则是热电离介质——一种百万开尔文乃至更高温度的稀薄气体。值得注意的是，又冷又密的相和又热又稀的相大致处于压强平衡：热气体足够稀薄、冷气体足够稠密，使它们彼此施加的压力相当。

用“相”来思考，是天体物理学家理解这一原本繁杂得令人困惑的介质的方法。这些相并不固定：随着云塌缩形成恒星、随着超新星加热并撕裂周围，气体不断在各相之间循环。一个值得记住的提醒是，这些只是理想化的分类——真实的星际气体湍动而杂乱，边界模糊、时刻变动，并不像整齐的隔间。