¿Cuál es la diferencia entre gas y polvo en astronomía?


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¿Hay una diferencia estricta entre gas y polvo? En el entorno terrenal, la mayoría de las cosas se vuelven gaseosas si se calientan lo suficiente. La temperatura del medio interestelar parece oscilar principalmente entre 10 y 10 000 Kelvin. ¿Es el gas / polvo un análogo para calor / frío, o también importa el diagrama de fase del elemento en cuestión? ¿Pueden los metales y las moléculas ser gas en términos astronómicos?

Respuestas:


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Sí, los metales y otros elementos y moléculas pueden existir en forma gaseosa en las condiciones adecuadas de temperatura y presión. Un "gas" es simplemente uno de los estados fundamentales de la materia, como en sólido , líquido o gas (y algunos otros estados fuera del alcance de esta pregunta). Pero como un gas, existen estas sustancias completamente como sea individuales átomos, individuales moléculas elementales, o individuales moléculas del compuesto de múltiples átomos (por ejemplo, dióxido de carbono).

El polvo, por otro lado, está compuesto de pequeñas partículas que han sufrido enlaces intermoleculares más fuertes para crear sustancias como hielo, silicatos y compuestos de carbono que flotan en diferentes densidades entre las estrellas y entre las galaxias. Dado que estas partículas aún son extremadamente pequeñas (típicamente una fracción de un micrón de ancho), pueden parecer gases, pero estos objetos pequeños de forma irregular todavía existen individualmente en estado sólido o líquido.


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Ofc en cosmología toda la materia se conoce simplemente como "polvo" y se supone que no se mueve en absoluto. Entonces, uno tiene que mirar la subsección de astronomía en la que se está tratando.
AtmosphericPrisonEscape

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@ AtmosphericPrisonEscape: Eso no está del todo bien. La cosmología simplemente toma prestado esto de la relatividad general, en la cual "polvo" significa "fluido perfecto sin presión", y prácticamente cualquier distribución de energía de estrés que pueda modelarse adecuadamente como tal. En particular, la era en la que el universo a gran escala podría ser tratado como tal comenzó alrededor de años después del Big Bang y terminaron alrededor de 450k hace años. 4 4sol
Stan Liou

@RobertCartaino "El polvo, por otro lado, está compuesto de pequeñas partículas que han sufrido enlaces intermoleculares más fuertes para crear sustancias como el hielo" ... ¿No serían estos nuevos enlaces más débiles, solo estables a temperaturas más bajas?
BMS

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En astronomía, no existe una definición formal del umbral entre el gas y el polvo. El gas puede ser monoatómico, diatómico o molecular (o hecho de fotones , en principio). Las moléculas pueden ser muy grandes y, en principio, las partículas de polvo son moléculas muy grandes. He visto a varios autores usar varias definiciones, que van desde a 1000 átomos.1001000

Esto no quiere decir que no haya una diferencia clara entre las moléculas y el polvo. Tienen propiedades muy diferentes, pero la transición entre ellos simplemente no está perfectamente bien definida.

AGREGADO 13.6.2018: Actualmente estoy asistiendo a una conferencia sobre polvo cósmico, y 200 astrónomos no pudieron responder la pregunta del umbral entre las moléculas grandes y los granos de polvo pequeños. Sin embargo, una forma de definir una distinción es observar las líneas espectrales asociadas: las moléculas emiten / absorben y longitudes de onda específicas, mientras que el polvo puede emitir / absorber en una región más amplia. Pero no hay un número específico de átomos; por ejemplo, el fullereno C 540 es una molécula de carbono muy grande, pero si reorganizas sus átomos de 540 C en carbono amorfo, se considera un grano de polvo.

Hyoyo

METROsolyoyoH2CO


Ahora nublaste mi intento aficionado de entender esto. Polvo monoatómico? Cuando los astrónomos mencionan casualmente "polvo" y "gas", ¿acaso se están refiriendo a ciertas longitudes de onda en sus espectrogramas? ¿O simplemente agitan las manos para intentar sentir cómo es? Has tirado de mis piernas un par de veces antes aquí, @pela, no me quedan muchas más piernas. Esto es astronomía, obviamente puedes decirme cualquier cosa.
LocalFluff

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@LocalFluff:: D No no, el gas puede ser monoatómico, diatómico, etc. Para llamarlo "polvo", necesita muchos átomos, es decir, en principio moléculas. Si esta molécula está por debajo de un umbral mal definido, simplemente la llamamos moléculas. Si es demasiado grande, lo llamamos polvo. Una diferencia entre las moléculas y el polvo son sus propiedades de dispersión. Mientras que las moléculas tienden a dispersar la luz de acuerdo con ciertos niveles de energía, si se vuelve demasiado grande, la dispersión depende más del tamaño característico del conglomerado. Pero todavía no hay un umbral agudo.
pela

Lee la segunda oración nuevamente. Creo que tiene sentido, pero si no, hágamelo saber y lo editaré :)
pela

Las propiedades de dispersión tienen sentido. He oído que hay una zona gris de "grandes moléculas libres" con líneas de absorción que son difíciles de desenredar. En la escuela básica y en la química cotidiana, creo que el gas y el polvo son bastante distintos. Pero tal vez no sea así en el espacio?
LocalFluff

No sé mucho sobre moléculas, pero tal vez te refieres a los HAP . No diría que el gas y el polvo no son muy distintos. Tienen propiedades muy diferentes en muchos aspectos. Es solo que no hay un límite estricto entre ellos, por lo que a corto plazo no son distintos. Pero en una escala logarítmica, ¿a quién le importa? :)
pela

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Puedo añadir a la excelente respuesta de Robert que las partículas de polvo interestelar, muy parecidas al humo del cigarrillo en el aire, cuelgan en el gas interestelar e interactúan con él tanto cinemáticamente (se arrastra junto con él dependiendo del tamaño de partícula) como enérgicamente (intercambios calor, que puede provocar un enfriamiento significativo del gas). Las partículas de polvo también interactúan con la radiación (estelar) y pueden evaporarse debido a la radiación de alta energía, pero también pueden crecer condensándose del gas circundante.

Todos los objetos astronómicos sólidos más grandes (planetas, asteroides, etc., pero no los restos estelares) se han formado a partir del polvo, que a su vez se ha formado a partir de los elementos más pesados ​​en el gas interestelar.

Para muchos propósitos astronómicos, el polvo es molesto, ya que bloquea la luz, en particular las longitudes de onda más cortas ( enrojeciendo y oscureciendo la luz de las estrellas), ocultando las estrellas, en particular en el plano medio de la Vía Láctea. Como consecuencia, el centro galáctico, un lugar de gran interés astronómico, es en gran medida invisible y solo puede estudiarse observando otras longitudes de onda que la luz visible, en particular el infrarrojo, que apenas se ve afectado por la absorción de polvo.

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