20.6: 太阳周围的星际物质

Last updated
Save as PDF

Page ID: 202177

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

学习目标

在本节结束时，您将能够：

描述星际物质是如何围绕太阳系排列的
解释为什么科学家认为太阳位于热泡中

在结束对星际物质的讨论时，我们想问一下这些物质在我们附近的区域是如何组织的。正如我们上面讨论的那样，轨道X射线观测站已经表明，银河系充满了发射 X 射线的热气泡。他们还揭示了 X 射线的漫反射背景，从我们的角度来看，这些背景似乎填满了整个天空（图\(\PageIndex{1}\)）。虽然其中一些发射来自太阳风与星际介质的相互作用，但其中大部分来自太阳系以外。为什么我们周围到处都有 X 射线发射气体的自然解释是，太阳本身就在其中一个气泡中。因此，我们将我们的 “社区” 称为本地热泡泡，简称本地泡泡。 ^{局部气泡的密度（平均每立方厘米约为0.01个原子）比平均每立方^厘米约1个原子的密度要低得多。} 这种局部气体的温度约为一百万度，就像散布在银河系中的其他超级气泡中的气体一样，但是由于热物质太少，这种高温不会以任何方式影响该地区的恒星或行星。

是什么原因导致了局部泡沫的形成？科学家并不完全确定，但主要候选者是来自恒星的风和超新星爆炸。在附近朝天蝎座和半人马座星座方向的区域，许多恒星的形成发生在大约1500万年前。这些恒星中最大的恒星进化得非常快，直到它们产生强风，有些则因爆炸而结束了生命。这些过程使太阳周围的区域充满了热气，驱走了更冷、更密集的气体。这个不断扩大的超级气泡的边缘在大约760万年前到达太阳，现在距离太阳200多光年，朝着猎户座、英仙座和奥里加星座的大方向行驶。

alt — X 射线中的人物\(\PageIndex{1}\)天空。这张由ROSAT卫星拍摄的图像用X射线显示了从地球上看到的整个天空。不同的颜色表示不同的 X 射线能量：红色表示 0.25 千电子伏特，绿色表示 0.75 千电子伏特，蓝色表示 1.5 千电子伏特。图像的方向使银河系的平面穿过图像的中间。无处不在的红色，即使在银河飞机上也不会完全消失，这是太阳周围X射线来源的证据。

局部泡沫中确实存在一些星际物质云。太阳本身似乎是在大约一万年前进入云层的。这种云很温暖（温度约为7000 K），密度为每立方厘米 0. ³ 个氢原子，比大多数局部气泡高，但仍然非常脆弱，因此也被称为局部绒毛（图\(\PageIndex{2}\)）。（有时候这些天文名称不是很有趣吗？）

虽然这是一片非常薄的云，但我们估计它对太阳系中行星之间的漫射物质产生的粒子比太阳风多50到100倍。这些星际粒子已被探测到，其数量由在行星之间行驶的航天器计算。也许有一天，科学家们会想出一种方法，在不摧毁它们的情况下收集它们，然后将它们送回地球，这样我们就可以触摸——或者至少在我们的实验室里研究这些来自遥远恒星的信使。

alt — 图 L\(\PageIndex{2}\) ocal Fluff。太阳和行星目前正在局部星际云中移动，也被称为局部绒毛。绒毛是一种恰当的描述，因为这种云的密度仅为每立方厘米 0. ³ 个原子左右。相比之下，地球在太空边缘的大气层每立方厘米有大约1.2×10 ¹³ 个分子。这张照片显示了距离太阳大约 20 光年内的星际物质（主要是氢气）斑块。局部星际云的温度约为 7,000 K。箭头指向云层不同部分移动的方向。与每个箭头相关的名称表示位于天空中的星座，云的各个部分朝向该星座。据认为，太阳系已经进入了局部星际云，这是一片位于一个更大的超级气泡中的小云，在44,000至15万年前的某个时候，它正在天空的天蝎座-半人马座区域向外扩展，预计将在其中再停留10年，000 到 20,000 年。

关键概念和摘要

太阳位于名为 Local Fluff 的低密度云的边缘。太阳和这片云位于局部气泡内，该区域距离太阳延伸至至少 300 光年，其中星际物质的密度极低。天文学家认为，这个气泡是由附近的一些恒星吹起的，这些恒星经历了强风和一些超新星爆炸。

词汇表

本地泡泡: （或 Local Hot Bubble）太阳和太阳系目前所在的低密度、百万度气体区域

局部绒毛: 局部泡泡内部有一片稍微密一点的云层，太阳也位于其中