Звездообразование

Звезды рождаются, когда наиболее плотные и холодные части межзвездных молекулярных облаков теряют способность противостоять гравитации и коллапсируют, формируя протозвезды, которые аккрецируют вещество из дисков и в конечном итоге зажигают термоядерные реакции.

Definition

Звездообразование — это процесс, при котором плотные, холодные концентрации межзвездного газа коллапсируют под действием гравитации и аккрецируют массу, образуя новые звезды вместе с сопутствующими дисками и истечениями.

Scope

Эта область охватывает условия и физику рождения звезд: структуру и гравитационную устойчивость молекулярных облаков, коллапс плотных ядер, формирование и рост протозвезд путем аккреции, околозвездные диски и биполярные истечения, которые их сопровождают, а также распределение звездных масс, описываемое начальной функцией масс.

Sub-topics

• Molecular Clouds and Gravitational Collapse
• Protoplanetary Disks and Jets
• Protostars and Accretion
• The Stellar Initial Mass Function

Core questions

• Какие условия позволяют межзвездному газу коллапсировать в звезды?
• Как протозвезда растет и достигает главной последовательности?
• Какую роль играют диски и истечения в рождении звезд?
• Что определяет распределение масс новорожденных звезд?

Key concepts

• молекулярное облако
• масса Джинса
• плотное ядро
• протозвезда
• аккреционный диск
• биполярное истечение
• начальная функция масс

Key theories

Гравитационный коллапс и критерий Джинса

Облако коллапсирует, когда его собственная гравитация преодолевает поддержку со стороны теплового давления, турбулентности и магнитных полей; критерий Джинса устанавливает массу и размер, выше которых коллапс становится неудержимым, а плотные ядра внутри молекулярных облаков являются непосредственными местами рождения звезд.

Коллапс изнутри наружу и дисковая аккреция

Маргинально стабильное ядро коллапсирует изнутри наружу, осаждая вещество на центральную протозвезду через поддерживаемый вращением диск, в то время как биполярные истечения уносят угловой момент — картина, разработанная в стандартной модели звездообразования маломассивных звезд.

Mechanisms

В холодных молекулярных облаках области, где гравитация превышает комбинированную поддержку давления, турбулентности и магнитных полей, начинают коллапсировать; сохранение углового момента сплющивает падающий газ в диск, который питает растущую протозвезду, в то время как намагниченные истечения уносят угловой момент и рассеивают окружающее вещество до тех пор, пока новая звезда не станет видимой.

Clinical relevance

Звездообразование определяет эволюцию галактик, переработку межзвездного газа и образование новых звезд и планетных систем; начальная функция масс, которую оно устанавливает, является ключевым входным параметром для моделей химической и световой эволюции галактик, а также для интерпретации интегрированного света далеких галактик.

History

Джинс сформулировал критерий гравитационной неустойчивости в начале XX века, стандартная модель коллапса изнутри наружу для звездообразования маломассивных звезд была разработана Шу и его сотрудниками в 1970-х и 1980-х годах, а современная теория все больше подчеркивает роль турбулентности и магнитных полей, как это рассмотрено Макки и Острикером.

Debates

Роль турбулентности против магнитной поддержки

Вопрос о том, регулируются ли поддержка молекулярных облаков и звездообразование преимущественно сверхзвуковой турбулентностью или магнитными полями, и как они взаимодействуют, определяя низкую эффективность звездообразования, остается активным в данной области.

Key figures

• Frank Shu
• Christopher McKee
• Eve Ostriker
• Edwin Salpeter

Seminal works

• shu1987
• mckee2007

Frequently asked questions

Почему не все молекулярные облака быстро превращаются в звезды?

Облака поддерживаются от коллапса турбулентностью и магнитными полями, а также давлением, а обратная связь от молодых звезд рассеивает газ, поэтому звездообразование неэффективно, и лишь малая часть массы облака превращается в звезды за время его существования.

Почему у молодых звезд есть диски и джеты?

Коллапсирующий газ несет угловой момент, который препятствует его прямому падению на звезду, поэтому он оседает в вращающийся диск; аккреция через диск и связанные с ним магнитные поля запускают биполярные джеты, которые уносят угловой момент и позволяют звезде расти.