分子雲と星形成領域

低温で高密度の分子雲は星のゆりかごであり、そこでは重力が支持力を上回り、ガスが収縮して新しい星や惑星系が形成されます。

Definition

分子雲は、星間物質の低温で高密度の領域であり、水素は主に分子状で星の光から遮蔽されています。星形成領域は、これらの雲の中で自己重力が内部の支持力を上回り、ガスが収縮して星を形成する部分です。

Scope

このトピックでは、巨大分子雲の構造と特性、そのサイズ、線幅、密度間のスケーリング関係、重力、乱流、磁場が収縮を制御する役割、不安定性のジーンズ基準、および高密度コアが原始星を形成するシーケンスについて扱います。

Core questions

• 巨大分子雲の物理的特性と構造は何ですか？
• 雲が重力的に不安定になる条件は何によって決まりますか？
• 乱流と磁場はどのように星形成を制御しますか？
• 高密度コアはどのように収縮して原始星を形成しますか？

Key theories

ラーソンのスケーリング関係

ラーソンは、分子雲がそのサイズ、内部速度分散、および密度の間に特定の関係に従うことを発見しました。これは、超音速乱流と準平衡構造が雲を支配している証拠です。

重力不安定性と収縮

雲の自己重力が、熱圧、乱流、磁場からの支持力を上回るとき、例えばジーンズ質量などの基準によって設定されるように、雲は収縮して星を形成します。

内側から外側への原始星収縮

シューとその共同研究者たちは、高密度コアが内側から外側へと収縮し、中心の原始星が降着円盤と落下するエンベロープに囲まれて形成される様子を記述しました。

Clinical relevance

分子雲は、すべての星と惑星形成の直接的な場所であるため、それらを理解することは、星間物質と星、惑星系、銀河の化学的濃縮の起源を結びつけます。

History

1970年代初頭の星間分子、特に一酸化炭素の検出により、巨大分子雲が濃密なガスの主要な貯蔵庫であることが明らかになりました。ラーソン（Larson）の1981年のスケーリング関係とシュー（Shu）の1987年の収縮理論は、これらの雲がどのように星を形成するかを枠組み化し、この描像は後に乱流と磁気支持の研究によってさらに豊かになりました。

Key figures

• Frank Shu
• Richard Larson
• Christopher McKee
• Eve Ostriker

Seminal works

• larson1981
• shu1987
• mckee2007

Frequently asked questions

なぜ星は分子雲の中で形成され、他の場所では形成されないのですか？

星が重力によって収縮するためには、非常に低温で高密度のガスが必要です。分子雲は星間物質の中で最も低温で高密度の部分であり、破壊的な星の光から遮蔽されているため、ガスが集まって星に収縮できる唯一の場所です。

分子雲はほとんどが水素分子で構成されているのに、なぜ一酸化炭素を使って研究されるのですか？

分子状水素は、雲の低温ではほとんど放射しないため、直接検出するのが困難です。微量分子である一酸化炭素は容易に放射し、水素を確実に追跡できるため、分子ガスのマッピングの代理として使用されます。