本文翻译自https://www.astronomy.ohio-state.edu/ryden.1/ast162_3/notes11.html
【关键概念】
星际介质由低密度气体和尘埃组成。
星际气体由嵌在热的云间气体中的冷云组成。
星际介质发射、吸收和反射辐射。
1. 星际介质由低密度气体和尘埃组成
我们可以看到遥远星系这一事实表面，恒星之间的物质一定很少，否则它会吸收所有的星光。然而，星际空间并非完全空无一物。99%的星际介质由极低密度的气体组成。它的密度有多低？可以通过简单的估算来表明：我们呼吸的空气密度大约是每立方厘米10^19个分子。相比之下，星际空间密度最低的区域大约每立方厘米含有0.1个原子。剩下的1%的星际介质由尘埃组成。没错，就像堆积在书架上和床下的尘埃。
星际尘埃主要由碳、金属、硅酸盐和冰构成，而颗粒直径≤500纳米。星际尘埃的数密度极低，相当于每百万立方米1个， 相当于在一个大型体育场馆里面只有一粒灰尘。
2. 星际气体由嵌在热气体星云之间的冷云组成
大约一半的星际气体被压缩到整个星系体积的2%，这些密度相对较高的区域被称为星云(nebula, 复数-ae)。密度最大的星云可以达到每立方厘米10000个分子的密度甚至更多。另一半星际气体分布在剩下的98%的星系体积上。最低密度气体的原子密度为每立方厘米0.1个及以下。最冷的星云温度可以达到10开尔文以下，这一温度比冥王星的午夜还要冷！而最热的星际气体有8000开尔文(或更高)的温度，高于太阳表面的温度。
此外，太阳系似乎位于星际介质中的一个大而低密度的“气泡”中。
3. 星际介质发射、吸收和反射辐射
既然星际介质的密度如此之低，而且近乎透明，我们怎么知道它是否存在呢?有时我们知道星际介质的存在是因为它能发光。发射星云是一种热的电离云，围绕着一颗热的发光恒星(光谱类型为“O”或“B”，因此表面温度高达数万度)。发射星云中的气体被来自恒星的紫外线加热，因此，像所有热的、低密度的气体一样，产生发射线光谱。例如距离我们450秒差距的猎户座星云（Orion Nebula）就是一个发射星云。
有时候我们知道星际介质的存在是因为它吸收光。暗星云是一种寒冷、致密的云，包含高浓度的尘埃。暗星云的尘埃足够多，在可见光波段是不透明的。因此，附近的暗星云挡住了我们对更遥远恒星的视线，使它看起来就像“天空中有一个洞”——一个没有恒星的黑点。黑暗星云中的尘埃被星光加热，以红外波长重新辐射光。因此，一个“暗星云”，虽然在可见光波段是暗的，但在红外波段是明亮的。例如在人马座中，距离我们1700秒差距的Barnard 86是一个暗星云。
有时候我们知道星际介质的存在是因为它会散射光。反射星云是围绕恒星的尘埃云。尘埃云是可见的，因为尘埃反射星光。散射的星光总是非常蓝，即使恒星本身是红色的。这是为什么呢?单个尘埃颗粒的大小与可见光的波长相当，散射蓝光比红光更有效。反射星云是蓝色的，因为我们看到的是散射的星光。透过尘埃云看到的星星是红色的，因为我们看到的是蓝光散去后剩下的光。例如位于金牛座的昴宿星（the Pleiades），距离我们117秒差距，位于反射星云的中央。这个原理和天空为什么是蓝色很类似，因为我们看到散射的阳光。日落是红色的，因为我们看到的是蓝光散去后剩下的光。
