สสารระหว่างดาว: อวกาศไม่ได้ว่างเปล่า

ห้องที่เราอยู่มีโมเลกุลอากาศราว 2.5 × 10²⁵ ตัวต่อลูกบาศก์เมตร ส่วนอวกาศระหว่างดาวในทางช้างเผือกมีอะตอมเฉลี่ยเพียงราวหนึ่งอะตอมต่อลูกบาศก์เซนติเมตร เบาบางกว่าสุญญากาศที่ดีที่สุดที่สร้างได้ในห้องทดลองบนโลก แต่เพราะดาราจักรใหญ่มาก แก๊สนี้รวมกันจึงมีมวลราว 10% ถึง 15% ของมวลดาวทั้งหมดในจานของทางช้างเผือก

องค์ประกอบ

โดยมวล สสารระหว่างดาวเป็นไฮโดรเจนราว 70% ฮีเลียมราว 28% และธาตุหนักราว 2% ซึ่งส่วนใหญ่อยู่ในรูปเม็ดฝุ่นขนาดเล็กกว่าไมโครเมตร ทำจากซิลิเกต คาร์บอน และน้ำแข็ง ฝุ่นมีมวลเพียงราวหนึ่งร้อยของแก๊ส แต่บดบังแสงได้มากกว่าแก๊สมาก

หลายสถานะที่อยู่ร่วมกัน

• เมฆโมเลกุล เย็นที่สุด ราว 10 ถึง 20 เคลวิน หนาแน่นที่สุด หลายร้อยถึงหลายล้านโมเลกุลต่อลูกบาศก์เซนติเมตร ไฮโดรเจนอยู่ในรูปโมเลกุล เป็นที่ที่ดาวเกิด
• แก๊สไฮโดรเจนเป็นกลางที่เย็น ราว 50 ถึง 100 เคลวิน สังเกตได้ด้วยเส้น 21 เซนติเมตร
• แก๊สอุ่น ราวหลายพันเคลวิน ทั้งแบบเป็นกลางและแบบแตกตัว
• บริเวณ H II แก๊สรอบดาวร้อนจัดอายุน้อยที่ถูกรังสีอัลตราไวโอเลตทำให้แตกตัวเป็นไอออน ราว 10,000 เคลวิน เรืองแสงสีชมพูแดงจากเส้นไฮโดรเจนแอลฟา เช่น เนบิวลานายพราน
• แก๊สร้อนจัด ราวหนึ่งล้านเคลวิน เบาบางมาก เกิดจากคลื่นกระแทกของซูเปอร์โนวา ปล่อยรังสีเอกซ์ ระบบสุริยะเองตั้งอยู่ในฟองแก๊สร้อนแบบนี้ที่เรียกว่าฟองท้องถิ่น ซึ่งเกิดจากซูเปอร์โนวาหลายครั้งเมื่อหลายล้านปีก่อน

ฝุ่นทำให้ดาวจางและแดง

ฝุ่นดูดกลืนและกระเจิงแสงสีน้ำเงินมากกว่าสีแดง ดาวที่อยู่หลังเมฆฝุ่นจึงจางลงและแดงขึ้น ในทิศใจกลางทางช้างเผือก ฝุ่นหนาจนแสงที่ตามองเห็นถูกหรี่ลงราว 30 โชติมาตร (หนึ่งในล้านล้านเท่า) นักดาราศาสตร์จึงต้องศึกษาบริเวณนั้นด้วยอินฟราเรดและคลื่นวิทยุ ในทางกลับกัน ฝุ่นที่ถูกแสงดาวส่องจะเปล่งรังสีอินฟราเรดออกมา และเมฆฝุ่นที่บังแสงจากด้านหลังปรากฏเป็นเนบิวลามืด เช่น เนบิวลาหัวม้า

วัฏจักรของสสาร

สสารระหว่างดาวกับดาวฤกษ์หมุนเวียนกันตลอด เมฆโมเลกุลยุบตัวเป็นดาว ดาวสร้างธาตุใหม่ แล้วคืนสสารสู่อวกาศผ่านลมดาว เนบิวลาดาวเคราะห์ และซูเปอร์โนวา คลื่นกระแทกจากซูเปอร์โนวาอัดแก๊สรอบข้างจนเกิดดาวรุ่นใหม่ ทุกรอบของวัฏจักรนี้ทำให้สสารมีธาตุหนักมากขึ้น ดาวและดาวเคราะห์ที่เกิดภายหลังจึงมีวัตถุดิบสำหรับดาวเคราะห์หินและสิ่งมีชีวิตมากขึ้น

เคมีในอวกาศ

ภายในเมฆโมเลกุลที่หนาแน่นและเย็น ซึ่งฝุ่นปกป้องจากรังสีอัลตราไวโอเลต อะตอมรวมตัวกันบนผิวเม็ดฝุ่นเป็นโมเลกุลได้มากมาย ตั้งแต่น้ำ แอมโมเนีย คาร์บอนมอนอกไซด์ ไปจนถึงแอลกอฮอล์และโมเลกุลอินทรีย์ขนาดใหญ่ นักดาราศาสตร์พบโมเลกุลกว่า 300 ชนิดแล้วในอวกาศ