Wie dicht sind Nebel?

Sie sind sehr spärlich. Typische Dichten liegen im Bereich von 100 bis 10.000 Teilchen pro$\textrm{cm}^3$.

Dies ist viel dichter als das allgemeine interstellare Medium (1 Teilchen pro$\textrm{cm}^3$), aber viel, viel weniger dicht als alles, was Sie gewohnt sind - Luft ist in der Nähe$10^{19}$Partikel pro$\textrm{cm}^3$. Sie würden sehr leicht Ihre eigene Hand in einem Nebel sehen.

Dichteschwankungen können innerhalb des Nebels ziemlich scharf sein; in Sternentstehungsgebieten sind die Variationen stark und die Dichtevariationen scheinen wie ein Fraktal organisiert zu sein, das durch Turbulenzen innerhalb der Wolke erzeugt wird.

Die meisten Nebel sind jedoch im Grunde gleich, und es gibt keine großen Unterschiede zwischen den Dichten verschiedener Sternentstehungsregionen. Planetarische Nebel und Supernova-Überreste können natürlich je nach Alter sehr unterschiedliche Dichten haben, da sie eher expandierende Gasbälle als breite Molekülwolken sind, die lose durch die Schwerkraft gebunden sind.

Wenn Sie sich in einem Nebel befinden, ist es schwer zu sagen, wie er aussehen würde. Aber Nebel sind so groß, dass die optische Tiefe der Wolke wahrscheinlich ziemlich hoch wäre, und ich würde vermuten, dass es so aussehen würde, als wären Sie in der Ferne von leuchtendem grünem und rotem Gas umgeben - anstatt dass der Weltraum schwarz und dunkel aussieht, es wäre überall farbig. Aber das wäre nur ein Effekt, der dadurch verursacht wird, dass Sie durch so viel Gas blicken - selbst wenn Ihr Raumschiff tausend Kilometer entfernt wäre, würde es wahrscheinlich nicht viel anders aussehen, wenn Sie sich innerhalb eines Nebels befinden oder außerhalb.

Nebel ist ein zu nebulöser Begriff, um eine spezifische Antwort zu geben, da er im Grunde fast alle ausgedehnten galaktischen Gas- und Staubstrukturen umfasst.

Die Dichte des interstellaren Mediums reicht von unter 1 Teilchen$cm^{-3}$bis etwa$10^6$cm$^{-3}$. Die niedrigeren Dichten werden in der Regel mit heißem ionisiertem Gas in Verbindung gebracht, und dieses ist im Wesentlichen optisch dünn (transparent). Das kalte atomare und molekulare Gas in den dichteren Bereichen ist auch für sichtbares Licht optisch dünn.

Aber wir „sehen“ Beispiele dunkler Molekülwolken, weil es Staub ist , der für die Opazität sorgt, und das Wolkenmaterial etwa 1 Teil von 100 aus Staub besteht (kleine Partikel von Ruß, Silikaten und anderen kondensierten Stoffen).

Nehmen wir als Beispiel die Molekülwolke Barnard 68 . Dieser "dunkle Nebel" hat einen Durchmesser von einem halben Lichtjahr und Extinktionsmessungen anhand von Sternzahlen im optischen (links) und Infrarot (rechts) zeigen eine optische Extinktion von 33 Magnituden im Wolkenzentrum.

Die mittlere freie Weglänge eines sichtbaren Photons entspricht etwa 1,1 Extinktionsgrößen. Somit ist die Wolke etwa 30 Photonen mittlere freie Wege dick (völlig undurchsichtig). Wenn die Wolke einheitlich wäre (sie ist es nicht), würde der mfp ungefähr entsprechen$10^{14}$m. Wenn Sie also in einer solchen Wolke wären, hätten Sie kein Problem damit, Ihre Hand zu sehen, aber Sie könnten nichts vom Universum außerhalb der Wolke sehen, wenn Sie nicht mit Infrarot- oder Radioteleskopen schauen.