Qual é a diferença entre gás e poeira em astronomia?

Existe uma diferença estrita entre gás e poeira? No ambiente terrestre, muitas coisas se tornam gasosas se aquecidas o suficiente. A temperatura do meio interestelar parece variar principalmente entre 10 e 10.000 Kelvin. O gás / poeira é um análogo para quente / frio ou o diagrama de fases do elemento em questão também é importante? Metais e moléculas podem ser gases em termos astronômicos?

temperature dust interstellar-medium gas LocalFluff
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Respostas:

Sim, metais e outros elementos e moléculas podem existir na forma gasosa sob as condições corretas de temperatura e pressão. Um "gás" é simplesmente um dos estados fundamentais da matéria, como sólido , líquido ou gás (e alguns outros estados fora do escopo desta questão). Mas, como um gás, estas substâncias existir inteiramente como qualquer individuais átomos, individuais moléculas elementares, ou individuais moléculas de composto de vários átomos (por exemplo, dióxido de carbono).

A poeira, por outro lado, é composta de minúsculas partículas que passaram por fortes ligações intermoleculares para criar substâncias como gelo, silicatos e compostos de carbono que flutuam em densidades variadas entre as estrelas e entre as galáxias. Como essas partículas ainda são extremamente pequenas (geralmente com uma fração de mícron), elas podem parecer um gás, mas esses minúsculos objetos de forma irregular ainda existem individualmente em estado sólido ou líquido.

Robert Cartaino
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Muitas vezes, na cosmologia, toda a matéria é simplesmente referida como "poeira" e supõe-se que não se mova. Portanto, é preciso olhar para a subseção da astronomia.

AtmosphericPrisonEscape

50 k

$50\,\mathrm{k}$

4 G

$4\,\mathrm{G}$

@RobertCartaino "A poeira, por outro lado, é composta por minúsculas partículas que sofreram fortes ligações intermoleculares para criar substâncias como o gelo" ... Essas novas ligações não seriam mais fracas, apenas estáveis em temperaturas mais baixas?

BMS

$\sim100$ $\sim1000$

Isso não quer dizer que não haja uma diferença distinta entre moléculas e poeira. Eles têm propriedades muito diferentes, mas a transição entre eles simplesmente não é perfeitamente bem definida.

ADICIONADO 13.6.2018: Atualmente, estou participando de uma conferência sobre poeira cósmica, e 200 astrônomos não foram capazes de responder à pergunta do limiar entre grandes moléculas e pequenos grãos de poeira. Uma maneira de definir uma distinção, no entanto, é observar as linhas espectrais associadas: as moléculas emitem / absorvem e comprimentos de onda específicos, enquanto a poeira pode emitir / absorver em uma região mais ampla. Mas não há um número específico de átomos - por exemplo, o fulereno C ₅₄₀ é uma molécula de carbono muito grande, mas se você reorganizar seus átomos de 540 C em carbono amorfo, ele será considerado um grão de poeira.

$\mathrm{H\,II}$

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

$^{^\dagger}$

pela
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Agora você obscureceu minha tentativa amadora de entender isso. Poeira monatômica? Quando os astrônomos mencionam casualmente "poeira" e "gás", eles talvez estejam apenas se referindo a certos comprimentos de onda em seus espectrogramas? Ou eles estão apenas agitando as mãos lá em cima para tentar sentir como é. Você puxou minhas pernas algumas vezes antes aqui, @pela, não tenho muito mais pernas sobrando. Isso é astronomia, obviamente você pode me dizer qualquer coisa.

LocalFluff 17/08/2015

@LocalFluff:: D Não, o gás pode ser monoatômico, diatômico, etc. Para chamá-lo de "poeira", você precisa de muitos átomos, isto é, moléculas. Se esta molécula estiver abaixo de um limiar mal definido, simplesmente a chamamos de moléculas. Se for muito grande, chamamos de poeira. Uma diferença entre moléculas e poeira é suas propriedades de dispersão. Enquanto as moléculas tendem a espalhar a luz de acordo com certos níveis de energia, se ela se tornar muito grande, a dispersão depende mais do tamanho característico do conglomerado. Mas ainda não há um limiar agudo.

Pela

Leia a segunda frase novamente. Eu acho que faz sentido, mas se não, deixe-me saber e eu vou editar :)

Pela

As propriedades de dispersão fazem sentido. Ouvi dizer que há uma zona cinzenta de "grandes moléculas livres" com linhas de absorção difíceis de desembaraçar. Na escola básica e na química cotidiana, gás e poeira são bem distintos, eu acho. Mas talvez não seja assim no espaço?

LocalFluff

Não sei muito sobre moléculas, mas talvez você esteja se referindo aos HAP . Eu não diria que gás e poeira não são muito distintos. Eles têm propriedades muito diferentes em muitos aspectos. Só que não há um limite estrito entre eles; portanto, em um curto intervalo, eles não são distintos. Mas em uma escala logarítmica, quem se importa? :)

pela

Posso apenas acrescentar à excelente resposta de Robert que as partículas interestelares de poeira, muito parecidas com a fumaça do cigarro no ar, pairam no gás interestelar e interagem com ele tanto cinemicamente (é arrastado junto com ele dependendo do tamanho da partícula) quanto energicamente (trocas calor, o que pode resultar em um resfriamento significativo do gás). As partículas de poeira também interagem com a radiação (estelar) e podem ser evaporadas devido à radiação de alta energia, mas também podem crescer por condensação do gás circundante.

Todos os objetos astronômicos sólidos maiores (planetas, asteróides, etc., mas não restos estelares) se formaram a partir do pó, que por sua vez se formou a partir dos elementos mais pesados do gás interestelar.

Para muitos propósitos astronômicos, a poeira é irritante, pois bloqueia a luz, em particular os comprimentos de onda mais curtos ( avermelhando e escurecendo a luz das estrelas), escondendo estrelas, em particular no plano médio da Via Láctea. Como conseqüência, o centro galáctico, um local de grande interesse astronômico, é praticamente invisível e só pode ser estudado observando outros comprimentos de onda além da luz visível, em particular o infravermelho, que dificilmente é afetado pela absorção de poeira.

Walter
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