Quelle est la différence entre le gaz et la poussière en astronomie?

Y a-t-il une différence stricte entre le gaz et la poussière? Dans un environnement terrestre, la plupart des choses deviennent gazeuses si elles sont suffisamment chauffées. La température du milieu interstellaire semble se situer principalement entre 10 et 10 000 Kelvin. Le gaz / la poussière est-il un analogue du chaud / froid, ou le diagramme de phase de l'élément en question est-il également important? Les métaux et les molécules peuvent-ils être gazeux en termes astronomiques?

— LocalFluff
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Réponses:

Oui, les métaux et autres éléments et molécules peuvent exister sous forme gazeuse dans les bonnes conditions de température et de pression. Un "gaz" est simplement l'un des états fondamentaux de la matière, comme dans le solide , le liquide ou le gaz (et quelques autres états en dehors du champ de cette question). Mais , comme un gaz, ces substances tout à fait exister sous forme individuelle d' atomes, différents de molécules élémentaires, ou individuelles molécules du composé d'atomes multiples (par exemple le dioxyde de carbone).

La poussière, quant à elle, est composée de minuscules particules qui ont subi les liaisons intermoléculaires les plus fortes pour créer des substances comme la glace, les silicates et les composés de carbone qui flottent à différentes densités entre les étoiles et entre les galaxies. Étant donné que ces particules sont encore extrêmement petites (généralement une fraction de micron de diamètre), elles peuvent sembler être un gaz, mais ces minuscules objets de forme irrégulière existent toujours individuellement à l'état solide ou liquide.

— Robert Cartaino
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Ofc en cosmologie toute matière est simplement appelée «poussière» et supposée ne pas bouger du tout. Il faut donc regarder la sous-section de l'astronomie.

— AtmosphericPrisonEscape

@AtmosphericPrisonEscape: Ce n'est pas tout à fait vrai. La cosmologie emprunte simplement cela à la relativité générale, où «poussière» signifie «fluide parfait sans pression», et donc pratiquement toute distribution d'énergie de stress qui peut être modélisée comme telle de manière adéquate. Notamment, l'ère où l'univers à grande échelle pouvait être traité comme tel commença vers

ans après le Big Bang et a pris fin environ

50 k

$50\,\mathrm{k}$

Il y a

ans.

4 G

$4\,\mathrm{G}$

— Stan Liou

@RobertCartaino "La poussière, en revanche, est constituée de minuscules particules qui ont subi les liaisons intermoléculaires plus fortes pour créer des substances comme la glace" ... Ces nouvelles liaisons ne seraient-elles pas plus faibles, n'étant stables qu'à des températures plus basses?

— BMS

En astronomie, il n'y a pas de définition formelle du seuil entre gaz et poussières. Le gaz peut être monoatomique, diatomique ou moléculaire (ou composé de photons , en principe). Les molécules peuvent être très grandes et, en principe, les particules de poussière ne sont que de très grosses molécules. J'ai vu divers auteurs utiliser différentes définitions, allant de à atomes. $\sim100$ $\sim1000$

Cela ne veut pas dire qu'il n'y a pas de différence nette entre les molécules et la poussière. Ils ont des propriétés très différentes, mais la transition entre eux n'est tout simplement pas parfaitement définie.

AJOUTÉ 13.6.2018: J'assiste actuellement à une conférence sur la poussière cosmique, et 200 astronomes n'ont pas pu répondre à la question du seuil entre grosses molécules et petits grains de poussière. Une façon de définir une distinction, cependant, consiste à examiner les raies spectrales associées: les molécules émettent / absorbent et des longueurs d'onde spécifiques, tandis que la poussière peut émettre / absorber sur une région plus large. Mais il n'y a pas un nombre spécifique d'atomes - par exemple, le fullerène C ₅₄₀ est une très grosse molécule de carbone, mais si vous remaniez ses 540 atomes de carbone en carbone amorphe, il est considéré comme un grain de poussière.

$\mathrm{H\,II}$

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

$^{^\dagger}$

— pela
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Maintenant, vous avez brouillé ma tentative d'amateur pour comprendre cela. Poussière monoatomique? Lorsque les astronomes mentionnent avec désinvolture «poussière» et «gaz», font-ils simplement référence à certaines longueurs d'onde dans leurs spectrogrammes? Ou est-ce qu'ils agitent simplement leurs mains là-haut pour essayer de ressentir ce que c'est? Vous avez tiré mes jambes plusieurs fois avant ici, @pela, il ne me reste plus beaucoup de jambes. C'est de l'astronomie, tu peux évidemment tout me dire.

— LocalFluff

@LocalFluff:: D Non non, le gaz peut être monoatomique, diatomique, etc. Pour l'appeler "poussière", il faut de nombreux atomes, c'est-à-dire en principe des molécules. Si cette molécule est en dessous d'un seuil mal défini, nous l'appelons simplement molécules. S'il est trop grand, nous l'appelons poussière. Une différence entre les molécules et la poussière réside dans ses propriétés de diffusion. Alors que les molécules ont tendance à diffuser la lumière selon certains niveaux d'énergie, si elle devient trop importante, la diffusion dépend davantage de la taille caractéristique du conglomérat. Mais il n'y a toujours pas de seuil précis.

— pela

Relisez la deuxième phrase. Je pense que cela a du sens, mais sinon, faites-le moi savoir et je modifierai :)

— pela

Les propriétés de diffusion ont du sens. J'ai entendu dire qu'il y avait une zone grise de "grosses molécules libres" avec des raies d'absorption difficiles à démêler. À l'école de base et dans la chimie de tous les jours, le gaz et la poussière sont assez distincts, je pense. Mais peut-être pas dans l'espace?

— LocalFluff

Je ne connais pas grand-chose aux molécules, mais vous faites peut-être référence aux HAP . Je ne dirais pas que le gaz et la poussière ne sont pas assez distincts. Ils ont des propriétés très différentes à bien des égards. C'est juste qu'il n'y a pas de frontière stricte entre eux, donc à court terme, ils ne sont pas distincts. Mais à l'échelle logarithmique, qui s'en soucie? :)

— pela

Je peux simplement ajouter à l'excellente réponse de Robert que les particules de poussière interstellaires, tout comme la fumée de cigarette dans l'air, se bloquent dans le gaz interstellaire et interagissent avec lui à la fois cinématiquement (est traîné avec lui en fonction de la taille des particules) et énergétiquement (échanges chaleur, ce qui peut entraîner un refroidissement important du gaz). Les particules de poussière interagissent également avec le rayonnement (stellaire) et peuvent s'évaporer en raison du rayonnement à haute énergie, mais peuvent également se développer en se condensant à partir du gaz environnant.

Tous les grands objets astronomiques solides (planètes, astéroïdes, etc., mais pas les restes stellaires) se sont formés à partir de poussière, qui à son tour s'est formée à partir des éléments plus lourds du gaz inter stellaire.

À de nombreuses fins astronomiques, la poussière est agaçante, car elle bloque la lumière, en particulier les longueurs d'ondes plus courtes ( rougissant et obscurcissant la lumière des étoiles), cachant les étoiles, en particulier dans le plan médian de la Voie lactée. En conséquence, le centre galactique, un lieu de grand intérêt astronomique, est largement invisible et ne peut être étudié qu'en observant d'autres longueurs d'onde que la lumière visible, en particulier l'infrarouge qui est à peine affecté par l'absorption des poussières.

— Walter
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