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杂谈云和分子云的形成(二)

已有 4516 次阅读 2011-11-9 22:21 |个人分类:思考|系统分类:科研笔记| 温度, 激波, 分子云, 超新星爆发

云-云碰撞或者其它原因,如超新星爆发、大质量恒星星风造成的激波可以方便地解释分子云的密度增大,但同时也会造成困难:温度升高了。如果激波后速度是 $v_1$ ,激波前速度是$fv_1$,那么激波后介质的密度会增大到原来的f倍,而动能的转化为介质的热能,使介质温度升高。可以计算,激波后温度大约是$T=m_{\rm H_2}(f^2-1)v_1^2/2k$,对于$v_1=1\rm km/s$、$f=10$,这个温度大约是10000K。在这样的温度下理应有可观的辐射,我们应该能看到“激波后”的光学和紫外波段明亮的分子云。当然,由于某种有效的冷却机制,这样的阶段可能很短,所以这样的“激波后”分子云数量并不多。

还有一种可能性是在这样的温度下缺乏一种有效的辐射冷却机制,高温的介质会向周围低温介质膨胀,热能又转化为分子云中湍流运动的动能。分子云中存在湍流是一个较为确定的事实,但是对于湍流起到的作用认识不一。有研究指出湍流在某些情况下导致了分子云核的形成(从而导致了恒星形成),因此湍流的能谱和恒星的初始质量函数有一定关系。不过我们对于分子云中的湍流如何产生以及如何耗散知之甚少。

有人指出,湍流的驱动靠的是原恒星的外流,也就是说在原恒星形成之前没有湍流,那么湍流又是如何导致原恒星的形成的呢?于是我强烈怀疑这种说法。原恒星的外流当然对分子云的湍流能量有贡献,但是,外流的质量毕竟有限,如何能驱动质量数倍于其质量的分子云,产生湍流呢?我倒是觉得云-云碰撞或是其它原因造成的激波乃是分子云中湍流的能源,这在能量上是足够的,但湍流维持可能是个问题。结合前面提到的原恒星的外流,外流应该是维持分子云中湍流的一个因素,而不是产生最初湍流的一个因素。所以分子云中第一批恒星的形成靠的是外部作用(云-云碰撞或是超新星激波),而后续的恒星形成可能有分子云中第一批恒星的影响。

所以我需要明确的问题是,分子云中的湍流在分子云演化过程中有无变化?外流的总能量是多少?湍流的总能量是多少?在激波后气体中辐射冷却的效率如何?观测中是否有“激波后”分子云的迹象?

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1 杨华磊

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