Các Đám Mây Phân Tử và Sự Sụp Đổ Hấp Dẫn

Các ngôi sao hình thành bên trong những đám mây khí phân tử khổng lồ, lạnh giá, nơi những túi vật chất dày đặc nhất, khi trọng lực của chúng áp đảo các lực giữ chúng lại, sẽ sụp đổ để gieo mầm cho các ngôi sao mới.

Definition

Các đám mây phân tử là những vùng lạnh, dày đặc của môi trường liên sao chủ yếu bao gồm hydro phân tử, và sự sụp đổ hấp dẫn là sự co lại không kiểm soát của một vùng bên trong chúng khi tự trọng lực vượt quá áp suất và lực hỗ trợ đối kháng.

Scope

Chủ đề này bao gồm các tính chất vật lý của các đám mây phân tử khổng lồ và các lõi dày đặc của chúng, tiêu chí Jeans về sự bất ổn định hấp dẫn, vai trò hỗ trợ của áp suất nhiệt, nhiễu loạn siêu âm và từ trường, cũng như sự khởi đầu và các giai đoạn đầu của sự sụp đổ xảy ra trước khi hình thành tiền sao.

Core questions

• Các đám mây phân tử có những đặc tính gì?
• Trong điều kiện nào thì một đám mây trở nên bất ổn định hấp dẫn?
• Điều gì hỗ trợ các đám mây chống lại sự sụp đổ?
• Sự sụp đổ bắt đầu như thế nào bên trong một lõi dày đặc?

Key concepts

• đám mây phân tử khổng lồ
• khối lượng Jeans
• lõi dày đặc
• nhiễu loạn siêu âm
• hỗ trợ từ trường
• thời gian rơi tự do
• bụi liên sao

Key theories

Bất ổn định Jeans

Một đám mây khí tự hấp dẫn sụp đổ khi khối lượng của nó vượt quá khối lượng Jeans, ngưỡng mà tại đó trọng lực vượt qua áp suất nhiệt; tiêu chí này đặt ra quy mô mà các vùng lạnh, dày đặc của các đám mây phân tử trở nên bất ổn định và bắt đầu co lại.

Hỗ trợ nhiễu loạn và từ trường

Các đám mây phân tử được hỗ trợ không chỉ bởi áp suất nhiệt mà còn bởi nhiễu loạn siêu âm và từ trường; sự hỗ trợ này giữ cho hầu hết vật chất đám mây không sụp đổ và có nghĩa là chỉ những lõi đặc biệt, dày đặc mới đạt được các điều kiện để hình thành sao.

Mechanisms

Sự làm mát bởi các phân tử và bụi giữ cho các đám mây phân tử lạnh, làm giảm khối lượng Jeans để trọng lực có thể tác động; bên trong một đám mây, nhiễu loạn tạo ra các vùng dày đặc tạm thời, và khi khối lượng của một lõi vượt quá khối lượng Jeans cục bộ và sự hỗ trợ từ trường bị vượt qua, lõi bắt đầu co lại trong khoảng thời gian rơi tự do của nó để hình thành một tiền sao.

Clinical relevance

Các đặc tính và sự ổn định của các đám mây phân tử quyết định nơi, khi nào và hiệu quả hình thành sao, kiểm soát tốc độ hình thành sao của các thiên hà và nguồn cung cấp khí dày đặc được quan sát trong các chất chỉ thị như carbon monoxide và liên tục bụi.

History

Jeans đã đưa ra tiêu chí bất ổn định mang tên ông vào năm 1902; các công trình sau này đã xác định bản chất phân tử và cấu trúc nhiễu loạn, từ hóa của các đám mây hình thành sao, với sự cân bằng giữa trọng lực, nhiễu loạn và từ trường được tổng hợp trong lý thuyết hiện đại được McKee và Ostriker tổng quan.

Key figures

• James Jeans
• Christopher McKee
• Eve Ostriker
• Leon Mestel

Seminal works

• jeans1902
• mckee2007

Frequently asked questions

Tại sao các đám mây hình thành sao lại rất lạnh?

Hydro phân tử và các phân tử vết, cùng với các hạt bụi, bức xạ nhiệt hiệu quả và che chắn bên trong khỏi ánh sáng sao, giữ cho các đám mây này ở nhiệt độ chỉ khoảng mười đến hai mươi độ trên độ không tuyệt đối, điều này làm giảm áp suất và cho phép trọng lực thắng thế.

Khối lượng Jeans là gì?

Đó là khối lượng tới hạn mà trên đó một vùng khí ở nhiệt độ và mật độ nhất định không còn có thể tự duy trì chống lại trọng lực và bắt đầu sụp đổ; khí lạnh hơn, dày đặc hơn có khối lượng Jeans nhỏ hơn và do đó sụp đổ dễ dàng hơn.