ประวัติความรู้เกี่ยวกับอวกาศระหว่างดวงดาว
ธรรมชาติของตัวกลางระหว่างดวงดาวได้รับความสนใจจากนักดาราศาสตร์และนักวิทยาศาสตร์มาหลายศตวรรษและ ความเข้าใจเกี่ยวกับ ISM ได้พัฒนาขึ้น อย่างไรก็ตามพวกเขาต้องรับทราบแนวคิดพื้นฐานของอวกาศ “ระหว่างดวงดาว” ก่อน คำนี้ดูเหมือนจะถูกใช้ครั้งแรกในการพิมพ์โดย Bacon (1626 , § 354–455): “The Interstellar Skie .. hath .. มีความสัมพันธ์กับ Starre มากจนมีการหมุนเวียนของสิ่งนั้น เช่นเดียวกับ Starre ด้วย ” ต่อมา นักปรัชญาธรรมชาติ โรเบิร์ตบอยล์ (1674 ) กล่าวถึง “ส่วนระหว่างดวงดาวของสวรรค์ซึ่ง เอพิคิวลาร์ สมัยใหม่หลายคนจะ ต้องว่าง “
ก่อน ทฤษฎีแม่เหล็กไฟฟ้า สมัยใหม่นักฟิสิกส์ รุ่นแรก ๆ ตั้งข้อสันนิษฐานว่ามีอากาศธาตุ ส่องสว่าง ที่มองไม่เห็นเป็นสื่อนำคลื่นแสง สันนิษฐานว่าอากาศธาตุนี้ขยายไปสู่อวกาศระหว่างดวงดาวดังที่ Patterson (1862) เขียนว่า “การไหลย้อนนี้อาจทำให้เกิดความตื่นเต้นหรือการเคลื่อนที่แบบสั่นใน อีเธอร์ ซึ่งเติมช่องว่างระหว่างดวงดาว “
การถือกำเนิดของการถ่ายภาพเชิงลึกทำให้ เอ็ดเวิร์ดบาร์นาร์ด สร้างภาพแรกของ เนบิวล่ามืด เงาเทียบกับสนามดาวพื้นหลังของกาแลคซีในขณะที่การตรวจจับจริงครั้งแรก ของสสารกระจายความเย็นในอวกาศระหว่างดวงดาวถูกสร้างขึ้นโดย โยฮันเนสฮาร์ทแมนน์ ในปี 1904 โดยใช้ สเปกโทรสโกปีการดูดกลืน ในการศึกษาประวัติศาสตร์ของเขาเกี่ยวกับสเปกตรัมและวงโคจรของ Delta Orionis ฮาร์ทมันน์สังเกตแสงที่มาจากดาวดวงนี้และตระหนักว่าแสงนี้บางส่วนถูกดูดซับก่อนที่จะมาถึงโลก Hartmann รายงานว่าการดูดซึมจากสาย “K” ของ แคลเซียม ปรากฏว่า “อ่อนมากเป็นพิเศษ แต่เกือบจะคมชัด” และยังรายงาน “ผลลัพธ์ที่น่าประหลาดใจทีเดียวที่เส้นแคลเซียมที่ 393.4 นาโนเมตรไม่ได้มีส่วนร่วมในการเคลื่อนที่เป็นระยะ ของเส้นที่เกิดจากการเคลื่อนที่ของวงโคจรของดาว สเปกโทรสโกปีไบนารี ” ลักษณะการหยุดนิ่งของเส้นทำให้ Hartmann สรุปได้ว่าก๊าซที่รับผิดชอบในการดูดซึมนั้นไม่มีอยู่ในบรรยากาศของ Delta Orionis แต่กลับตั้งอยู่ในกลุ่มเมฆที่แยกจากกันซึ่งอาศัยอยู่ที่ไหนสักแห่งตามแนวสายตาของดาวดวงนี้ การค้นพบนี้เปิดตัวการศึกษาสื่อระหว่างดวงดาว
ในชุดการสืบสวน Viktor Ambartsumian ได้แนะนำแนวคิดที่ยอมรับกันทั่วไปว่าสสารระหว่างดวงดาวเกิดขึ้นในรูปแบบของเมฆ
จากการระบุของ Hartmann เกี่ยวกับการดูดซึมแคลเซียมระหว่างดาว ระหว่างดาว โซเดียม ถูกตรวจพบโดย Heger (1919) ผ่านการสังเกตการดูดซึมแบบนิ่งจากเส้น “D” ของอะตอมที่ 589.0 และ 589.6 นาโนเมตรต่อ Delta Orionis และ Beta Scorpii .
การสังเกตในภายหลังของแคลเซียม “H” และ “K” โดย Beals (1936) เผยให้เห็นโปรไฟล์สองเท่าและไม่สมมาตรในสเปกตรัมของ Epsilon และ Zeta Orionis . นี่เป็นขั้นตอนแรกในการศึกษาเส้นสายตาระหว่างดวงดาวที่ซับซ้อนมากไปยัง Orion โปรไฟล์เส้นการดูดกลืนที่ไม่สมมาตรเป็นผลมาจากการซ้อนทับของเส้นการดูดกลืนหลายเส้นแต่ละเส้นสอดคล้องกับการเปลี่ยนอะตอมเดียวกัน (เช่นเส้นแคลเซียม “K”) แต่เกิดขึ้นในเมฆระหว่างดวงดาวที่มี ความเร็วในแนวรัศมี ต่างกัน เนื่องจากเมฆแต่ละก้อนมีความเร็วที่แตกต่างกัน (ทั้งไปทางหรือห่างจากผู้สังเกตการณ์ / โลก) เส้นการดูดกลืนที่เกิดขึ้นภายในเมฆแต่ละก้อนจึงมี blue-shifted หรือ red-shift (ตามลำดับ) จาก ความยาวคลื่นที่เหลือของเส้นผ่าน Doppler Effect ข้อสังเกตเหล่านี้ยืนยันว่าสสารไม่ได้กระจายเป็นเนื้อเดียวกันเป็นหลักฐานแรกของกลุ่มเมฆที่ไม่ต่อเนื่องหลายก้อนภายใน ISM
ปมของก๊าซและฝุ่นระหว่างดวงดาวที่มีความยาว 1 ปีแสงนี้มีลักษณะคล้ายกับหนอนผีเสื้อ .
หลักฐานที่เพิ่มขึ้นสำหรับวัสดุระหว่างดวงดาวทำให้ Pickering (1912) แสดงความคิดเห็นว่า “ในขณะที่ตัวกลางดูดซับระหว่างดวงดาว อาจเป็นเพียงอีเธอร์ แต่ลักษณะของการดูดซึมแบบคัดเลือกตามที่ระบุโดย Kapteyn เป็นลักษณะของก๊าซและมีโมเลกุล ที่เป็นก๊าซฟรีเนื่องจากอาจมีอยู่ตลอดเวลา ถูกขับออกโดยดาว Sun และ “
ในปีเดียวกันของ วิคเตอร์เฮสส์ การค้นพบ รังสีคอสมิก อนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าพลังสูงซึ่งโปรยปรายลงมาบนโลกจากอวกาศทำให้คนอื่น ๆ คาดเดาว่าพวกมันแพร่กระจายไปด้วยหรือไม่ อวกาศระหว่างดวงดาว ในปีต่อมานักสำรวจและนักฟิสิกส์ชาวนอร์เวย์ Kristian Birkeland เขียนว่า: “ดูเหมือนว่าจะเป็นผลตามธรรมชาติจากมุมมองของเราที่จะสมมติว่าพื้นที่ทั้งหมดเต็มไปด้วยอิเล็กตรอนและไอออนไฟฟ้าที่บินได้ ทุกชนิดเราได้สันนิษฐานว่าระบบดาวฤกษ์แต่ละดวงในการวิวัฒนาการจะพ่นคอร์ปัสไฟฟ้าออกไปในอวกาศดูเหมือนจะไม่มีเหตุผลที่จะคิดว่าส่วนใหญ่ของมวลสารในจักรวาลนั้นพบได้ไม่ใช่ในระบบสุริยะหรือ เนบิวล่า แต่อยู่ในพื้นที่ ‘ว่างเปล่า’ (Birkeland 1913 )
ธอร์นไดค์ (1930) ตั้งข้อสังเกตว่า “แทบจะไม่เชื่อเลยว่าช่องว่างขนาดมหึมาระหว่างดวงดาวนั้นเป็นโมฆะโดยสิ้นเชิงแสงออโรร่าบนบกไม่น่าจะตื่นเต้นกับอนุภาคที่มีประจุซึ่งปล่อยออกมาจาก ดวงอาทิตย์ หากดาว อื่น ๆ อีกหลายล้านดวงกำลังขับออก ไอออน เช่นเดียวกับที่เป็นจริงอย่างไม่ต้องสงสัยก็จะไม่มีสุญญากาศสัมบูรณ์อยู่ภายในกาแลคซี “
ในเดือนกันยายน 2555 นักวิทยาศาสตร์ของนาซ่า รายงานว่า โพลีไซคลิกอะโรมาติกไฮโดรคาร์บอน (PAHs) ซึ่งอยู่ภายใต้เงื่อนไขของตัวกลางระหว่างดาว (ISM) จะถูกเปลี่ยนผ่าน การเติมไฮโดรเจน , การให้ออกซิเจน และ ไฮดรอกซิเลชัน ไปยังสารอินทรีย์ที่ซับซ้อนมากขึ้น – “ขั้นตอนตามเส้นทางสู่ กรดอะมิโน และ นิวคลีโอไทด์ วัตถุดิบของ โปรตีน และ ดีเอ็นเอ ตามลำดับ ” ยิ่งไปกว่านั้นอันเป็นผลมาจากการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้ PAH จะสูญเสีย ลายเซ็นสเปกโทรสโกปี ซึ่งอาจเป็นสาเหตุหนึ่ง “ที่ไม่มีการตรวจจับ PAH ใน น้ำแข็งระหว่างดวงดาว ธัญพืช โดยเฉพาะอย่างยิ่งบริเวณด้านนอกของเมฆที่เย็นและหนาแน่นหรือชั้นโมเลกุลด้านบนของ ดิสก์ต้นแบบดาวเคราะห์ .”
ในเดือนกุมภาพันธ์ 2014 NASA ได้ประกาศฐานข้อมูลที่อัปเกรดอย่างมากสำหรับการติดตาม โพลีไซคลิกอะโรมาติกไฮโดรคาร์บอน (PAHs) ในจักรวาลตามที่นักวิทยาศาสตร์กล่าวว่ามากกว่า 20% ของ คาร์บอน ในจักรวาลอาจเกี่ยวข้องกับ PAHs ซึ่งเป็นไปได้ วัสดุเริ่มต้น สำหรับการก่อตัว ของ ชีวิต PAH ดูเหมือนจะก่อตัวขึ้นไม่นานหลังจากที่ บิ๊กแบง แพร่หลายไปทั่วจักรวาลและเกี่ยวข้องกับ ดาวใหม่ และ ดาวเคราะห์นอกระบบ .
ในเดือนเมษายน 2019 นักวิทยาศาสตร์ที่ทำงานร่วมกับ กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล ได้รายงานการตรวจจับที่ได้รับการยืนยันของโมเลกุลที่แตกตัวเป็นไอออนขนาดใหญ่และซับซ้อนของ บัคมินสเตอร์ fullerene (C60) (หรือที่เรียกว่า “buckyballs”) ในช่องว่างระหว่างดวงดาวระหว่างดาว
