Молекулярные облака и области звездообразования

Холодные, плотные молекулярные облака являются колыбелями звезд, где гравитация преодолевает внутреннее давление, и газ коллапсирует, образуя новые звезды и планетные системы.

Definition

Молекулярные облака — это холодные, плотные области межзвездной среды, где водород преимущественно находится в молекулярной форме и экранирован от звездного света; области звездообразования — это части этих облаков, где самогравитация преодолевает внутреннее давление, и газ коллапсирует, образуя звезды.

Scope

Эта тема охватывает структуру и свойства гигантских молекулярных облаков, масштабирующие соотношения между их размером, шириной линии и плотностью, роль гравитации, турбулентности и магнитных полей в регулировании коллапса, критерий Джинса для неустойчивости и последовательность, посредством которой плотные ядра формируют протозвезды.

Core questions

• Каковы физические свойства и структура гигантских молекулярных облаков?
• Что определяет условия, при которых облако становится гравитационно неустойчивым?
• Как турбулентность и магнитные поля регулируют звездообразование?
• Как плотное ядро коллапсирует, образуя протозвезду?

Key theories

Масштабирующие соотношения Ларсона

Ларсон обнаружил, что молекулярные облака подчиняются соотношениям, связывающим их размер, внутреннюю дисперсию скоростей и плотность, что является свидетельством того, что сверхзвуковая турбулентность и квазиравновесная структура управляют облаками.

Гравитационная неустойчивость и коллапс

Когда самогравитация облака превышает поддержку со стороны теплового давления, турбулентности и магнитных полей, определяемую такими критериями, как масса Джинса, оно коллапсирует, образуя звезды.

Внутренний коллапс протозвезды

Шу и его коллеги описали, как плотное ядро коллапсирует изнутри наружу, формируя центральную протозвезду, окруженную аккреционным диском и падающей оболочкой.

Clinical relevance

Молекулярные облака являются непосредственными местами образования всех звезд и планет, поэтому их понимание связывает межзвездную среду с происхождением звезд, планетных систем и химическим обогащением галактик.

History

Обнаружение межзвездных молекул, особенно монооксида углерода в начале 1970-х годов, выявило гигантские молекулярные облака как доминирующий резервуар плотного газа. Масштабирующие соотношения Ларсона 1981 года и теория коллапса Шу 1987 года сформировали представление о том, как эти облака образуют звезды, картина, позднее обогащенная исследованиями турбулентности и магнитной поддержки.

Key figures

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

Seminal works

• larson1981
• shu1987
• mckee2007

Frequently asked questions

Почему звезды образуются в молекулярных облаках, а не в других местах?

Звездам необходим очень холодный, плотный газ для коллапса под действием гравитации. Молекулярные облака являются самыми холодными и плотными частями межзвездной среды, экранированными от разрушительного звездного света, поэтому они являются единственными местами, где газ может собираться и коллапсировать в звезды.

Если молекулярные облака состоят в основном из молекул водорода, почему их изучают с помощью монооксида углерода?

Молекулярный водород трудно обнаружить напрямую, потому что он слабо излучает при низких температурах облаков. Монооксид углерода, являющийся следовой молекулой, легко излучает и надежно отслеживает водород, поэтому его используют в качестве индикатора для картирования молекулярного газа.