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Prendi una nuvola di idrogeno molecolare, aggiungi un po 'di turbolenza e ottieni la formazione stellare - questa è la legge. L'efficienza della formazione stellare (quanto sono grandi e popolose) dipende in gran parte dalla densità della nuvola iniziale.
A livello di ammasso galattico o stellare, una bassa densità di gas genererà una popolazione scarsa di stelle generalmente piccole e deboli, mentre un'alta densità di gas dovrebbe tradursi in una densa popolazione di stelle grandi e luminose. Tuttavia, sovrastare tutto ciò è la questione chiave della metallicità, che agisce per ridurre l'efficienza della formazione stellare.
Quindi, in primo luogo, la forte relazione tra la densità dell'idrogeno molecolare (H2) e l'efficienza della formazione stellare è nota come Legge Kennicutt-Schmidt. L'idrogeno atomico non è considerato in grado di supportare la formazione stellare, perché è troppo caldo. Solo quando si raffredda per formare idrogeno molecolare può iniziare a raggrupparsi insieme, dopo di che possiamo aspettarci che la formazione stellare diventi possibile. Naturalmente, questo crea qualche mistero su come le prime stelle potrebbero essersi formate all'interno di un universo primordiale più denso e caldo. Forse la materia oscura ha giocato un ruolo chiave lì.
Tuttavia, nell'universo moderno, il gas non legato può raffreddarsi più facilmente all'idrogeno molecolare a causa della presenza di metalli, che sono stati aggiunti al mezzo interstellare da precedenti popolazioni di stelle. I metalli, che sono elementi più pesanti dell'idrogeno e dell'elio, sono in grado di assorbire una gamma più ampia di livelli di energia di radiazione, lasciando l'idrogeno meno esposto al riscaldamento. Quindi, una nuvola di gas ricca di metalli ha maggiori probabilità di formare idrogeno molecolare, che quindi ha maggiori probabilità di supportare la formazione stellare.
Ma ciò non significa che la formazione stellare sia più efficiente nell'universo moderno - e di nuovo ciò è dovuto ai metalli. Un recente articolo sulla dipendenza della formazione stellare dalla metallicità suggerisce che un gruppo di stelle si sviluppa da H2 raggruppandosi all'interno di una nuvola di gas, formando dapprima nuclei di prestigio che assorbono più materia attraverso la gravità, fino a quando non diventano stelle e quindi iniziano a produrre vento stellare.
In breve tempo, il vento stellare inizia a generare "feedback", contrastando la caduta di ulteriore materiale. Una volta che la spinta esterna del vento stellare raggiunge l'unità con l'attrazione gravitazionale interna, cessa l'ulteriore crescita della stella - e le stelle più grandi della classe O e B eliminano l'eventuale gas rimanente dalla regione a grappolo, in modo che tutta la formazione stellare venga estinta.
La dipendenza dell'efficienza della formazione stellare dalla metallicità deriva dall'effetto della metallicità sul vento stellare. Le stelle di metallo alto hanno sempre venti più potenti di qualsiasi massa equivalente, ma stelle di metallo inferiore. Pertanto, un ammasso stellare - o persino una galassia - formato da una nuvola di gas con elevata metallicità, avrà una formazione stellare a bassa efficienza. Questo perché la crescita di tutte le stelle è inibita dal loro stesso feedback di vento stellare nelle fasi avanzate della crescita e qualsiasi stella di classe O o B eliminerà più rapidamente eventuali gas non legati rimanenti rispetto ai loro equivalenti a basso contenuto di metallo.
È probabile che questo effetto di metallicità sia il prodotto dell '"accelerazione della linea radiativa", derivante dalla capacità dei metalli di assorbire le radiazioni attraverso una vasta gamma di livelli di energia di radiazione - ovvero, i metalli presentano molte più linee di assorbimento di radiazioni rispetto all'idrogeno da solo . L'assorbimento della radiazione da parte di uno ione significa che parte dell'energia del momento di un fotone viene impartita allo ione, nella misura in cui tali ioni possono essere espulsi dalla stella come vento stellare. La capacità dei metalli di assorbire più energia di radiazione rispetto all'idrogeno, significa che dovresti sempre ricevere più vento (cioè più ioni espulsi) da alte stelle metalliche.
Ulteriori letture:
Dib et al. La dipendenza delle leggi sulla formazione della stella galattica dalla metallicità.
