السحب الجزيئية والانهيار الجاذبي
تتكون النجوم داخل سحب شاسعة وباردة من الغاز الجزيئي حيث تنهار الجيوب الأكثر كثافة، عندما تتغلب جاذبيتها على القوى التي تدعمها، لتشكل بذور نجوم جديدة.
Definition
السحب الجزيئية هي مناطق باردة وكثيفة من الوسط بين النجمي تتكون بشكل رئيسي من الهيدروجين الجزيئي، والانهيار الجاذبي هو الانكماش الجامح لمنطقة داخلها بمجرد أن تتجاوز الجاذبية الذاتية الضغط والدعم المعاكسين.
Scope
يغطي الموضوع الخصائص الفيزيائية للسحب الجزيئية العملاقة ونواتها الكثيفة، ومعيار جينز (Jeans criterion) لعدم الاستقرار الجاذبي، والأدوار الداعمة للضغط الحراري، والاضطراب فوق الصوتي، والمجالات المغناطيسية، وبداية ومراحل الانهيار المبكرة التي تسبق تكوين النجم الأولي.
Core questions
- ما هي خصائص السحب الجزيئية؟
- تحت أي ظروف تصبح السحابة غير مستقرة جاذبيًا؟
- ما الذي يدعم السحب ضد الانهيار؟
- كيف يبدأ الانهيار داخل نواة كثيفة؟
Key concepts
- سحابة جزيئية عملاقة
- كتلة جينز
- نواة كثيفة
- اضطراب فوق صوتي
- دعم مغناطيسي
- زمن السقوط الحر
- غبار بين نجمي
Key theories
- عدم استقرار جينز
- تنهار سحابة غاز ذات جاذبية ذاتية عندما تتجاوز كتلتها كتلة جينز، وهي العتبة التي تتغلب عندها الجاذبية على الضغط الحراري؛ يحدد هذا المعيار المقياس الذي تصبح عنده المناطق الباردة والكثيفة من السحب الجزيئية غير مستقرة وتبدأ في الانكماش.
- الدعم الاضطرابي والمغناطيسي
- لا يتم دعم السحب الجزيئية بالضغط الحراري فحسب، بل بالاضطراب فوق الصوتي والمجالات المغناطيسية؛ يحافظ هذا الدعم على معظم مواد السحابة من الانهيار ويعني أن النوى الكثيفة الخاصة فقط هي التي تصل إلى الظروف اللازمة لتكوين النجوم.
Mechanisms
يؤدي التبريد بواسطة الجزيئات والغبار إلى إبقاء السحب الجزيئية باردة، مما يقلل من كتلة جينز (Jeans mass) بحيث يمكن للجاذبية أن تعمل؛ داخل السحابة، يخلق الاضطراب مناطق كثيفة عابرة، وحيث تتجاوز كتلة النواة كتلة جينز المحلية ويتم التغلب على الدعم المغناطيسي، تبدأ النواة في الانكماش تقريبًا في زمن سقوطها الحر نحو تشكيل نجم أولي.
Clinical relevance
تحدد خصائص واستقرار السحب الجزيئية أين ومتى وبأي كفاءة تتشكل النجوم، مما يتحكم في معدل تكوين النجوم في المجرات وإمداد الغاز الكثيف المرصود في مؤشرات مثل أول أكسيد الكربون واستمرارية الغبار.
History
اشتق جينز (Jeans) معيار عدم الاستقرار الذي يحمل اسمه في عام 1902؛ وقد أثبتت الأعمال اللاحقة الطبيعة الجزيئية والبنية المضطربة والممغنطة للسحب المكونة للنجوم، مع توازن بين الجاذبية والاضطراب والمجالات المغناطيسية تم تجميعه في النظرية الحديثة التي راجعها ماكي وأوسترايكر (McKee and Ostriker).
Key figures
- James Jeans
- Christopher McKee
- Eve Ostriker
- Leon Mestel
Related topics
Seminal works
- jeans1902
- mckee2007
Frequently asked questions
- لماذا تكون السحب المكونة للنجوم باردة جدًا؟
- يُشع الهيدروجين الجزيئي والجزيئات النزرة، جنبًا إلى جنب مع حبيبات الغبار، الحرارة بكفاءة ويحجبان الداخل عن ضوء النجوم، مما يحافظ على هذه السحب عند حوالي عشرة إلى عشرين درجة فقط فوق الصفر المطلق، مما يقلل الضغط ويسمح للجاذبية بالفوز.
- ما هي كتلة جينز؟
- هي الكتلة الحرجة التي لا تستطيع منطقة من الغاز عند درجة حرارة وكثافة معينة دعم نفسها ضد الجاذبية وتبدأ في الانهيار؛ فالغاز الأكثر برودة وكثافة له كتلة جينز أصغر وبالتالي ينهار بسهولة أكبر.