Sternentstehung
Sterne entstehen, wenn die dichtesten, kältesten Bereiche interstellarer Molekülwolken ihre Gravitation nicht mehr selbst tragen können und kollabieren, wodurch Protosterne entstehen, die aus Scheiben Materie akkumulieren und schließlich die Kernfusion zünden.
Definition
Sternentstehung ist der Prozess, bei dem dichte, kalte Konzentrationen interstellaren Gases unter der Schwerkraft kollabieren und Masse akkumulieren, um neue Sterne zusammen mit ihren begleitenden Scheiben und Ausflüssen zu bilden.
Scope
Dieser Bereich umfasst die Bedingungen und die Physik der Sternentstehung: die Struktur und gravitative Stabilität von Molekülwolken, den Kollaps dichter Kerne, die Bildung und das Wachstum von Protosternen durch Akkretion, die sie begleitenden zirkumstellaren Scheiben und bipolaren Ausflüsse sowie die Verteilung der Sternmassen, die durch die anfängliche Massenfunktion erfasst wird.
Sub-topics
Core questions
- Welche Bedingungen ermöglichen den Kollaps interstellaren Gases zu Sternen?
- Wie wächst ein Protostern und erreicht die Hauptreihe?
- Welche Rolle spielen Scheiben und Ausflüsse bei der Sternentstehung?
- Was bestimmt die Massenverteilung neugeborener Sterne?
Key concepts
- Molekülwolke
- Jeans-Masse
- dichter Kern
- Protostern
- Akkretionsscheibe
- bipolarer Ausfluss
- anfängliche Massenfunktion
Key theories
- Gravitationskollaps und das Jeans-Kriterium
- Eine Wolke kollabiert, wenn ihre Eigengravitation die Unterstützung durch thermischen Druck, Turbulenz und Magnetfelder überwindet; das Jeans-Kriterium legt die Masse und Größe fest, ab der ein Kollaps unkontrolliert abläuft, und dichte Kerne innerhalb von Molekülwolken sind die unmittelbaren Orte der Sternentstehung.
- Inside-Out-Kollaps und Scheibenakkretion
- Ein marginal stabiler Kern kollabiert von innen nach außen und lagert Materie über eine rotationsgestützte Scheibe auf einen zentralen Protostern ab, während bipolare Ausflüsse Drehimpuls abführen, ein Bild, das im Standardmodell der massearmen Sternentstehung entwickelt wurde.
Mechanisms
Innerhalb kalter Molekülwolken beginnen Regionen, in denen die Schwerkraft die kombinierte Unterstützung von Druck, Turbulenz und Magnetfeldern übersteigt, zu kollabieren; die Erhaltung des Drehimpulses flacht das einfallende Gas zu einer Scheibe ab, die einen wachsenden Protostern speist, während magnetisierte Ausflüsse Drehimpuls abführen und umgebendes Material zerstreuen, bis der neue Stern sichtbar wird.
Clinical relevance
Die Sternentstehung steuert die Entwicklung von Galaxien, das Recycling interstellaren Gases und die Produktion neuer Sterne und Planetensysteme; die von ihr festgelegte anfängliche Massenfunktion ist ein wichtiger Input für Modelle der galaktischen chemischen und Leuchtkraftentwicklung und zur Interpretation des integrierten Lichts entfernter Galaxien.
History
Jeans formulierte das Kriterium der Gravitationsinstabilität im frühen zwanzigsten Jahrhundert, das Standardmodell des Inside-Out-Kollapses der massearmen Sternentstehung wurde in den 1970er und 1980er Jahren von Shu und Mitarbeitern entwickelt, und die moderne Theorie betont zunehmend Turbulenz und Magnetfelder, wie von McKee und Ostriker zusammengefasst.
Debates
- Die Rolle von Turbulenz versus magnetischer Unterstützung
- Ob die Unterstützung von Molekülwolken und die Regulierung der Sternentstehung primär durch Überschallturbulenz oder durch Magnetfelder gesteuert werden und wie beide interagieren, um die geringe Effizienz der Sternentstehung festzulegen, bleibt eine aktive Frage in diesem Forschungsfeld.
Key figures
- Frank Shu
- Christopher McKee
- Eve Ostriker
- Edwin Salpeter
Related topics
Seminal works
- shu1987
- mckee2007
Frequently asked questions
- Warum verwandeln sich nicht alle Molekülwolken schnell in Sterne?
- Wolken werden durch Turbulenz und Magnetfelder sowie Druck vor dem Kollaps geschützt, und Rückkopplung von jungen Sternen zerstreut Gas, sodass die Sternentstehung ineffizient ist und nur ein kleiner Bruchteil der Masse einer Wolke im Laufe ihrer Lebenszeit zu Sternen wird.
- Warum haben junge Sterne Scheiben und Jets?
- Kollabierendes Gas trägt Drehimpuls, der es daran hindert, direkt auf den Stern zu fallen, sodass es sich in einer rotierenden Scheibe ansammelt; Akkretion durch die Scheibe und die damit verbundenen Magnetfelder erzeugen bipolare Jets, die Drehimpuls abführen und dem Stern ermöglichen zu wachsen.