Dlaczego nie ma chmur ISM o temperaturach od 100 do 6000 K?

W ośrodku międzygwiezdnym istnieje kilka różnych rozproszonych faz gazu, różniących się gęstością i temperaturą. Konkretnie, zimne neutralne medium ma temperatury od ~ 50-100 K, a ciepłe neutralne medium waha się od 6 000 do 10 000 K. Według mojego profesora, znaleziono niewiele chmur gazowych o temperaturach między tymi dwoma.

Czy ktoś wie, dlaczego istnieje tak duża luka?

temperature interstellar-medium

— Phiteros
źródło

Powiązane: Jak zimno jest przestrzeń międzygwiezdna? i rozkłady gęstości ośrodka międzygwiezdnego .

— pela

Niech , , a jest gęstością wodoru, temperatura gazu, a , w którym gęstość numer -tego składnika międzygwiazdowej. Następnie możemy zapisać kryteria równowagi termicznej jako $n$ $T$ $x_i$ $n_i/n$ $n_i$ $i$

n^{2)} Λ (n, T., x_{ja}) - n Γ (n, T., x_{ja}) \equiv n^{2)} L. = 0

$n^2\Lambda(n,T,x_i)-n\Gamma(n,T,x_i)\equiv n^2\mathcal{L}=0$ gdzie

oraz odpowiednio funkcje ogrzewania i chłodzenia, a

jest zdefiniowane przez te funkcje oraz

. Jeśli równowaga jest niestabilna,

Λ

$\Lambda$

Γ

$\Gamma$

L

$\mathcal{L}$

n

$n$

entropii

. Prowadzi to do różnych warunkach niestabilności, określana przezizochorycznaiizobarycznychniestabilności (pole (1965),

). Można je określić na podstawie temperatury, ciśnienia i gęstości gazu (przy założeniu, że gaz można aproksymować jako gaz idealny).

(\frac{\partial L.}{\partial S.}) < 0

$\left(\frac{\partial\mathcal{L}}{\partial S}\right)<0$

S

$S$

Eq 4 a, 4 b

$\text{Eq } 4a,4b$

Zasadniczo i są trudne do ustalenia, chociaż kombinacje prawa potęgi i wykładniczych czynników rozkładających się często mogą być wystarczające. Przykładowa krzywa, która wydaje się często pojawiać jako przykład, została obliczona przez Dalgarno i McCray (1972) , ryc. 2: $\Lambda$ $\Gamma$

$\sim10,000\text{ K}$ $\log P/\log n$

W rzeczywistości model dwufazowy jest nadmiernym uproszczeniem, a ISM ma wyraźniejsze elementy. Jednak niestabilność izochoryczna / izobaryczna nadal ogranicza zakres, w którym chmury mogą istnieć w stabilnych stanach równowagi, i wyjaśnia brak gazu w odpowiednim zakresie temperatur.

Pozwól mi rozwinąć pojęcia izobaryczne i izochoryczne . W termodynamice wygodnie jest czasem założyć, że niektóre zmienne termodynamiczne pozostają stałe w pewnej sytuacji. Procesy izotermiczne zachodzą w stałej temperaturze; podobnie procesy izobaryczne zachodzą przy stałym ciśnieniu, a procesy izochoryczne zachodzą przy stałej objętości.

\begin{matrix} (Izochoryczny) & {(\frac{\partial L.}{\partial T.})}_{ρ} < 0 \end{matrix}

$\left(\frac{\partial\mathcal{L}}{\partial T}\right)_{\rho}<0\tag{Isochoric}$

\begin{matrix} (Izobaryczny) & {(\frac{\partial L.}{\partial T.})}_{p} = {(\frac{\partial L.}{\partial T.})}_{ρ} - \frac{ρ_{0}}{{T.}_{0}} {(\frac{\partial L.}{\partial ρ})}_{T.} < 0 \end{matrix}

$\left(\frac{\partial\mathcal{L}}{\partial T}\right)_{p}=\left(\frac{\partial\mathcal{L}}{\partial T}\right)_{\rho}-\frac{\rho_0}{T_0}\left(\frac{\partial\mathcal{L}}{\partial\rho}\right)_T<0\tag{Isobaric}$

{(\frac{\partial L.}{\partial ZA})}_{b}

$\left(\frac{\partial\mathcal{L}}{\partial A}\right)_B$

L

$\mathcal{L}$

A

$A$

B

$B$

— HDE 226868
źródło

Rozumiem, że chmury nie są dokładnie w równowadze. Czy to obliczenie opiera się jedynie na założeniu, że skala czasu jest wystarczająco długa, aby można ją było rozważyć w równowadze?

— Phiteros

@Phiteros Tak, to tylko przybliżona równowaga. Perturbacje zawsze będą się pojawiać i mogą zmieniać temperaturę chmury, ale nie zobaczysz, że zmiany na dużą skalę nastąpią nagle bez wpływu z zewnątrz.

— HDE 226868

Dobre pytanie, dobra odpowiedź, teraz zadałem pytanie uzupełniające .

— uhoh