성간물질 (Interstellar Medium)
쉽게 풀면
별과 별 사이의 공간에 퍼져 있는 가스와 먼지로, 새로운 별이 태어나는 재료가 되기도 합니다.
왜 중요한가
성간물질은 별이 태어나는 원료이자 별이 죽으며 되돌리는 원소의 저장고이므로, 별 생성률·화학 진화·되먹임을 다루는 은하 진화 연구 전체가 성간물질의 상태와 순환을 전제로 이루어집니다. 21cm 선·CO·먼지 연속 복사로 각 상을 관측하여 은하의 기체 질량과 분포를 재는 것이 전파·(서브)밀리미터 천문학의 주요 과제입니다. 은하에서 방출된 초신성 잔해와 항성풍은 성간물질에 운동에너지와 난류를 공급하는 주된 원천으로, 이 난류가 다시 분자운의 형성과 붕괴 속도를 조절하는 순환 구조를 이룬다.
논문에서는 이렇게 쓰입니다
성간물질 전체가 아니라 그중 특정 조건을 만족하는 영역에서만 별 형성이 일어난다는 점을 설명한다.
성간매질이 상에 따라 물리적 조건이 크게 다름을 보여준다.
조금 더 깊게 보면
성간물질은 단일한 매질이 아니라 분자운·차가운 중성 매질·따뜻한 중성/이온 매질·뜨거운 이온 매질이 압력 평형 근처에서 공존하는 다상 구조이며, 각 상의 질량 비와 부피 비는 크게 다릅니다(부피 대부분은 뜨거운 상, 질량 대부분은 차가운 상). 평균 밀도가 m³당 원자 백만 개 수준으로 실험실 진공보다 훨씬 희박하지만 부피가 커서 우리은하 원반 질량(별과 기체)의 약 10%를 차지합니다. 분자수소는 직접 관측이 어려워 CO를 추적자로 쓰는데, CO-H2 변환 계수가 금속함량에 따라 수 배 달라져 저금속 환경의 기체 질량이 과소평가될 수 있습니다. 자기장은 성간물질의 압력 균형에서 열압력에 못지않은 비중을 차지하며, 특히 차가운 중성 매질에서는 자기장이 난류의 방향성과 필라멘트 형성을 강하게 좌우한다. 성간물질의 각 상은 고정된 것이 아니라 냉각과 가열, 압력 요동에 따라 서로 오가는 순환 관계에 있어, 은하의 별 생성 되먹임 순환 전체를 이해하려면 상 사이의 전이 시간까지 고려해야 한다.
주의할 점
성간물질은 균일하게 퍼져 있는 것이 아니라 밀도와 온도가 몇 자릿수씩 차이 나는 다양한 상으로 나뉘어 있어, 단일한 균질 매질로 단순화해서는 안 된다.