Molekülwolken werden so genannt, weil sie eine ausreichende Dichte haben, um die Bildung von Molekülen zu unterstützen, am häufigsten H2Moleküle. Ihre Dichte macht sie auch zu idealen Orten für neue Sternentstehung – und wenn Sternentstehung in einer Molekülwolke vorherrscht, neigen wir dazu, ihr den weniger formellen Titel Sternenkindergarten zu geben.
Traditionell war die Sternentstehung schwierig zu untersuchen, da sie in dicken Staubwolken stattfindet. Die Beobachtung von Ferninfrarot und Submillimeterstrahlung Das Austreten aus Molekülwolken ermöglicht das Sammeln von Daten über prästellare Objekte, auch wenn diese nicht direkt visualisiert werden können. Solche Daten stammen aus spektroskopischen Analysen, bei denen Spektrallinien von Kohlenmonoxid besonders nützlich sind, um Temperatur, Dichte und Dynamik von prästellaren Objekten zu bestimmen.
Ferninfrarot- und Submillimeterstrahlung kann von Wasserdampf in der Erdatmosphäre absorbiert werden, was die Astronomie bei diesen Wellenlängen vom Meeresspiegel aus schwer zu erreichen macht – aber relativ einfach von niedriger Luftfeuchtigkeit, großen Höhen wie z Mauna Kea-Observatorium in Hawaii.
Simpson et al. führten eine Sub-Millimeter-Studie der Molekülwolke L1688 in Ophiuchus durch und suchten insbesondere nach protostellaren Kernen mit blauen asymmetrischen Doppelpeaks (BAD) – die signalisieren, dass ein Kern die ersten Stadien des Gravitationskollapses durchläuft, um einen Protostern zu bilden. Ein BAD-Peak wird durch Doppler-basierte Schätzungen von Gasgeschwindigkeitsgradienten über ein Objekt identifiziert. All diese cleveren Dinge werden über die James Clerk Maxwell-Teleskop in Mauna Kea, mit ACSIS und HARP – das Auto-Correlation Spectral Imaging System und das Heterodyne Array Receiver Program.
Eine Probe protostellarer Kerne aus der Wolke L1688 in Ophiuchus. Kerne mit den charakteristischen blauen asymmetrischen Doppelspitzen (BAD), die auf einen Gaseinfall aufgrund von Gravitationskollaps hinweisen, befinden sich alle auf der rechten Seite der Jeans-Instabilitätslinie. Dieses Diagramm ermöglicht es, den wahrscheinlichen Evolutionspfad protostellarer Kerne abzuschätzen. Quelle: Simpson et al.
Die Physik der Sternentstehung ist nicht vollständig verstanden. Aber vermutlich aufgrund einer Kombination von elektrostatischen Kräften und Turbulenzen innerhalb einer Molekülwolke beginnen sich Moleküle zu Klumpen zu aggregieren, die möglicherweise mit benachbarten Klumpen verschmelzen, bis eine Ansammlung von Material vorhanden ist, die groß genug ist, um Eigengravitation zu erzeugen.
Von diesem Punkt an stellt sich ein hydrostatisches Gleichgewicht zwischen der Schwerkraft und dem Gasdruck des prästellaren Objekts ein – wobei jedoch mit zunehmender Materieanlagerung die Eigengravitation zunimmt. Objekte können innerhalb des gehalten werden Bonnor-Ebert-Messe Reichweite – wo massivere Objekte in dieser Reichweite kleiner und dichter sind (Hoher Druckim Diagramm). Aber während die Masse weiter steigt, wird die Instabilitätsgrenze für Jeans wird erreicht, wo der Gasdruck dem gravitativen Kollaps und dem „Einfallen“ von Materie nicht mehr standhalten kann, um einen dichten, heißen protostellaren Kern zu erzeugen.
Wenn die Kerntemperatur 2000 Kelvin erreicht, H2und andere Moleküle dissoziieren, um ein heißes Plasma zu bilden. Der Kern ist noch nicht heiß genug, um die Fusion voranzutreiben, aber er strahlt seine Wärme ab – wodurch ein neues hydrostatisches Gleichgewicht zwischen der Wärmestrahlung nach außen und der Anziehungskraft nach innen entsteht. An dieser Stelle ist das Objekt nun offiziell a protostar .
Da der Protostern jetzt ein wesentlicher Massenschwerpunkt ist, wird er wahrscheinlich eine zirkumstellare Akkretionsscheibe um ihn herum ziehen. Da es mehr Material akkretiert und die Dichte des Kerns weiter zunimmt, beginnt zuerst die Deuteriumfusion – gefolgt von der Wasserstofffusion, an der ein Hauptreihenstern geboren wird.
Weiterlesen:Simpson et al Die Anfangsbedingungen der isolierten Sternentstehung – X. Ein vorgeschlagenes Evolutionsdiagramm für prästellare Kerne .