Mengapa tidak ada awan ISM dengan suhu antara 100 dan 6.000 ribu?

Dalam medium antarbintang, ada beberapa fase gas difus yang berbeda, dibedakan oleh kerapatan dan suhunya. Secara khusus, medium netral dingin memiliki suhu dari ~ 50-100 K dan medium netral hangat berkisar 6.000-10.000 K. Menurut profesor saya, ada beberapa awan gas yang ditemukan dengan suhu di antara keduanya.

Adakah yang tahu mengapa ada celah sebesar itu?

temperature interstellar-medium

— Phiteros
sumber

Terkait: Seberapa dingin ruang antarbintang? dan distribusi kepadatan media antarbintang .

— pela

Misalkan , , dan menjadi kerapatan bilangan hidrogen, suhu gas, dan , di mana adalah kerapatan nomor komponen ke- dari medium antarbintang. Kita kemudian dapat menulis kriteria untuk kesetimbangan termal sebagai $n$ $T$ $x_i$ $n_i/n$ $n_i$ $i$

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

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

dan

dan fungsi pemanasan dan pendinginan, masing-masing, dan

didefinisikan melalui fungsi-fungsi tersebut dan

. Jika kesetimbangan tidak stabil,

Λ

$\Lambda$

Γ

$\Gamma$

L

$\mathcal{L}$

n

$n$

untuk entropi

. Ini mengarah ke kondisi ketidakstabilan yang berbeda, disebutisochoricdanisobarikketidakstabilan (Lapangan (1965),

). Ini dapat ditentukan dari suhu, tekanan, dan kepadatan gas (juga dengan asumsi bahwa gas dapat diperkirakan sebagai gas ideal).

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

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

S

$S$

Eq 4 a, 4 b

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

Secara umum, dan rumit untuk ditentukan, meskipun kombinasi dari hukum-kekuasaan dan faktor-faktor peluruhan yang eksponensial seringkali cukup. Contoh kurva yang tampaknya banyak muncul sebagai contoh dihitung oleh Dalgarno & McCray (1972) , Gambar 2: $\Lambda$ $\Gamma$

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

Pada kenyataannya, model dua fase adalah penyederhanaan yang berlebihan, dan ISM memiliki komponen yang lebih berbeda. Namun, ketidakstabilan isochoric / isobarik masih membatasi kisaran di mana awan dapat ada dalam keseimbangan stabil, dan menjelaskan kelangkaan gas dalam kisaran suhu yang relevan.

Biarkan saya menguraikan istilah isobarik dan isokorik . Dalam termodinamika, kadang-kadang mudah untuk mengasumsikan bahwa beberapa variabel termodinamika tetap konstan dalam situasi tertentu. Proses isotermal terjadi pada suhu konstan; demikian juga, proses isobarik terjadi pada tekanan konstan dan proses isokorik terjadi pada volume konstan.

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

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

\begin{matrix} (Isobaric) & {(\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 A})}_{B}

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

L

$\mathcal{L}$

A

$A$

B

$B$

— HDE 226868
sumber

Pemahaman saya bahwa awan secara khusus tidak berada dalam ekuilibrium. Apakah perhitungan ini hanya didasarkan pada asumsi bahwa skala waktu cukup lama sehingga dapat dipertimbangkan dalam kesetimbangan?

— Phiteros

@Pitero Ya, ini hanya perkiraan ekuilibrium. Perturbasi akan selalu muncul, dan mereka dapat mengubah suhu awan, tetapi Anda tidak akan melihat perubahan besar-besaran terjadi tiba-tiba tanpa pengaruh luar.

— HDE 226868

Pertanyaan bagus, jawaban bagus, sekarang saya sudah mengajukan pertanyaan lanjutan .

— uhoh