Como o ISM resiste à gravidade? Essa é a única força que atua sobre ele, e todas as outras partículas parecem se reunir para formar estrelas. O que torna o ISM tão especial entre outras partículas?
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Como o ISM resiste à gravidade? Essa é a única força que atua sobre ele, e todas as outras partículas parecem se reunir para formar estrelas. O que torna o ISM tão especial entre outras partículas?
Respostas:
Não é verdade que as partículas no meio interestelar (ISM) sejam acionadas apenas pela gravidade. Por exemplo,
Na maioria dos casos, no entanto, o que pode impedir o colapso de uma nuvem de gás é simplesmente sua temperatura. Apesar de todos os processos acima, e apesar da gravidade ser a força mais fraca, as nuvens de gás às vezes colapsam para formar estrelas. O critério para fazer isso é que o gás seja suficientemente denso e que sua pressão interna (ou energia térmica) seja fraca o suficiente. Isso é descrito pela instabilidade de Jeans , que formula o critério de uma nuvem de gás colapsar através da equação das forças de pressão, ou energia térmica, à gravidade. Uma maneira de expressar isso é a massa Jeans ( Jeans 1902 ), que é a massa crítica de uma nuvem onde a energia térmica é exatamente equilibrada pelas forças gravitacionais:MJ MJ= ρ ( πkBT4 μ mvocêG ρ)3 / 2∝ T3 / 2ρ1 / 2.
Aqui, , e são a constante de Boltzmannn, a constante gravitacional e a unidade de massa atômica, enquanto , e são a temperatura, a massa molecular média e a densidade do gás.kB G mvocê T μ ρ
Na segunda linha da equação é enfatizado que aumenta com a temperatura, e de vincos com densidade. Em outras palavras, se o gás estiver muito quente ou muito diluído, a massa total necessária para entrar em colapso deve ser maior.MJ
Em geral, o gás não entrará em colapso para formar estrelas se a temperatura estiver acima de . Se a temperatura for mais alta, as partículas simplesmente se movem muito rápido. Como vários processos podem facilmente aquecer o ISM a milhões de graus, o gás precisa esfriar antes de entrar em colapso. A maneira de fazer isso é resfriando a radiação: átomos em movimento rápido colidem (um com o outro ou, mais frequentemente, com elétrons). Parte da energia cinética dos átomos é gasta excitando seus elétrons para níveis mais altos. Quando os átomos excitam, são emitidos fótons que podem deixar o sistema. O resultado líquido é que a energia térmica é removida da nuvem, até que em algum momento ela tenha esfriado o suficiente para entrar em colapso.104K
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Primeiro, considere que a gravidade é fraca.
O sistema estelar mais próximo do Sol é o Alpha Centauri , a uma distância de cerca de 4 anos-luz. Considere a aceleração devido à gravidade do Sol na metade dessa distância: que é a massa do sol. Essa é uma aceleração incrivelmente pequena, o que significa que a maioria dos corpos maciços tem uma influência gravitacional muito pequena no ISM. Partículas são atraídas por objetos maciços. . . mas muito, muito fracamente.M⊙
Dito isto, o ISM, por vezes, faz colapso. A densidade numérica varia em partes diferentes, de partículas por centímetro cúbico a partículas por centímetro cúbico ( 1 , 2 ). Acima de cerca de partículas por centímetro cúbico, porém, você se aventurar no regime de nuvens moleculares , que às vezes fazer colapso para formar estrelas. ∼ 10 6 10 4∼10−3 ∼106 104
Em uma nota final, a gravidade não é a única força que atua no ISM. Os campos magnéticos galácticos , por exemplo, podem influenciar a dinâmica do ISM em vários cenários, inclusive impedindo ou possibilitando o colapso de nuvens moleculares (ver Ferrier (2005) ).
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Não faz. Existem duas fontes distintas de gravidade: interna e externa. A gravidade interna ou própria do ISM pode de fato resultar em colapso e subsequente formação de estrelas, conforme explicado em outra resposta .
A atração gravitacional externa de qualquer estrela ou nuvem de gás no ISM é muito fraca para ser relevante e pode ser negligenciada, como demonstrado em mais uma resposta .
No entanto, o ISM está sujeito à atração gravitacional combinada de todas as estrelas, gás e matéria escura na galáxia, ou seja, a gravidade da própria galáxia . Em resposta a essa atração, o ISM orbita o Galaxy em órbitas quase circulares, assim como a maioria das estrelas (em uma galáxia de discos como a nossa). Assim, o ISM não é especial a esse respeito.
Por que o ISM não cai na galáxia interna (para onde é puxado)? Isto é simplesmente porque tem muito momento angular. A situação é exatamente a mesma da Terra puxada para o Sol, mas orbitando (quase) em um círculo ao seu redor.
Finalmente, observe que as forças magnéticas e a pressão de radiação de estrelas próximas são muito mais fracas que a gravidade galáctica e podem ser negligenciadas ao se considerar as órbitas galácticas do ISM.
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