เมฆโมเลกุลและการยุบตัวจากแรงโน้มถ่วง
ดาวฤกษ์ก่อตัวขึ้นภายในเมฆก๊าซโมเลกุลขนาดใหญ่และเย็นจัด ซึ่งบริเวณที่หนาแน่นที่สุดจะยุบตัวลงเพื่อสร้างดาวฤกษ์ดวงใหม่ เมื่อแรงโน้มถ่วงเอาชนะแรงที่พยุงไว้ได้
Definition
เมฆโมเลกุลคือบริเวณที่เย็นและหนาแน่นของตัวกลางระหว่างดาวฤกษ์ ซึ่งส่วนใหญ่ประกอบด้วยไฮโดรเจนโมเลกุล และการยุบตัวจากแรงโน้มถ่วงคือการหดตัวอย่างรวดเร็วของบริเวณภายในเมฆ เมื่อแรงโน้มถ่วงของตัวเองมีค่าเกินกว่าความดันและการพยุงที่ต้านทานอยู่
Scope
หัวข้อนี้ครอบคลุมคุณสมบัติทางกายภาพของเมฆโมเลกุลยักษ์และแกนกลางที่หนาแน่น เกณฑ์ของยีนส์สำหรับการไร้เสถียรภาพจากแรงโน้มถ่วง บทบาทสนับสนุนของความดันจากความร้อน ความปั่นป่วนเหนือเสียง และสนามแม่เหล็ก รวมถึงการเริ่มต้นและระยะแรกของการยุบตัวที่นำไปสู่การก่อตัวของดาวฤกษ์แรกเริ่ม
Core questions
- เมฆโมเลกุลมีคุณสมบัติอย่างไร?
- ภายใต้เงื่อนไขใดที่เมฆจะไร้เสถียรภาพจากแรงโน้มถ่วง?
- อะไรที่ช่วยพยุงเมฆจากการยุบตัว?
- การยุบตัวเริ่มต้นขึ้นภายในแกนกลางที่หนาแน่นได้อย่างไร?
Key concepts
- เมฆโมเลกุลยักษ์
- มวลยีนส์
- แกนกลางหนาแน่น
- ความปั่นป่วนเหนือเสียง
- การพยุงด้วยสนามแม่เหล็ก
- เวลาการตกอิสระ
- ฝุ่นระหว่างดาวฤกษ์
Key theories
- ความไร้เสถียรภาพของยีนส์
- เมฆก๊าซที่มีแรงโน้มถ่วงในตัวเองจะยุบตัวลงเมื่อมวลของมันเกินมวลยีนส์ ซึ่งเป็นเกณฑ์ที่แรงโน้มถ่วงเอาชนะความดันจากความร้อนได้ เกณฑ์นี้กำหนดขนาดที่บริเวณที่เย็นและหนาแน่นของเมฆโมเลกุลจะไร้เสถียรภาพและเริ่มหดตัว
- การพยุงด้วยความปั่นป่วนและสนามแม่เหล็ก
- เมฆโมเลกุลได้รับการพยุงไม่เพียงแต่ด้วยความดันจากความร้อนเท่านั้น แต่ยังรวมถึงความปั่นป่วนเหนือเสียงและสนามแม่เหล็กด้วย การพยุงนี้ช่วยป้องกันไม่ให้วัสดุส่วนใหญ่ในเมฆยุบตัว และหมายความว่ามีเพียงแกนกลางที่หนาแน่นและพิเศษเท่านั้นที่เข้าถึงเงื่อนไขสำหรับการก่อตัวของดาวฤกษ์
Mechanisms
การเย็นตัวลงโดยโมเลกุลและฝุ่นช่วยให้เมฆโมเลกุลเย็นอยู่เสมอ ซึ่งลดมวลยีนส์ลงเพื่อให้แรงโน้มถ่วงสามารถทำงานได้ ภายในเมฆ ความปั่นป่วนจะสร้างบริเวณที่หนาแน่นชั่วคราว และเมื่อมวลของแกนกลางเกินมวลยีนส์ในท้องถิ่นและแรงสนับสนุนจากสนามแม่เหล็กถูกเอาชนะ แกนกลางจะเริ่มหดตัวโดยประมาณตามเวลาการตกอิสระเพื่อก่อตัวเป็นดาวฤกษ์แรกเริ่ม
Clinical relevance
คุณสมบัติและความเสถียรของเมฆโมเลกุลกำหนดว่าดาวฤกษ์ก่อตัวที่ไหน เมื่อไหร่ และมีประสิทธิภาพเพียงใด ซึ่งควบคุมอัตราการก่อตัวของดาวฤกษ์ในกาแล็กซีและการจัดหาก๊าซหนาแน่นที่สังเกตได้จากตัวบ่งชี้ เช่น คาร์บอนมอนอกไซด์และฝุ่นต่อเนื่อง
History
ยีนส์ได้มาจากเกณฑ์ความไร้เสถียรภาพที่ตั้งชื่อตามเขาในปี 1902 งานวิจัยต่อมาได้ยืนยันลักษณะโมเลกุลและโครงสร้างที่ปั่นป่วนและมีสนามแม่เหล็กของเมฆที่ก่อตัวดาวฤกษ์ โดยมีการสังเคราะห์ความสมดุลระหว่างแรงโน้มถ่วง ความปั่นป่วน และสนามแม่เหล็กในทฤษฎีสมัยใหม่ที่ทบทวนโดย McKee และ Ostriker
Key figures
- James Jeans
- Christopher McKee
- Eve Ostriker
- Leon Mestel
Related topics
Seminal works
- jeans1902
- mckee2007
Frequently asked questions
- ทำไมเมฆที่ก่อตัวดาวฤกษ์จึงเย็นจัด?
- ไฮโดรเจนโมเลกุลและโมเลกุลปริมาณน้อย รวมถึงเม็ดฝุ่น จะแผ่ความร้อนออกไปอย่างมีประสิทธิภาพและป้องกันภายในจากแสงดาว ทำให้เมฆเหล่านี้มีอุณหภูมิเพียงประมาณสิบถึงยี่สิบองศาเหนือศูนย์สัมบูรณ์ ซึ่งช่วยลดความดันและทำให้แรงโน้มถ่วงเอาชนะได้
- มวลยีนส์คืออะไร?
- เป็นมวลวิกฤตที่สูงกว่านั้น บริเวณของก๊าซที่อุณหภูมิและความหนาแน่นที่กำหนดจะไม่สามารถพยุงตัวเองจากแรงโน้มถ่วงได้อีกต่อไปและเริ่มยุบตัว ก๊าซที่เย็นกว่าและหนาแน่นกว่าจะมีมวลยีนส์ที่น้อยกว่า จึงยุบตัวได้ง่ายกว่า