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?

Niech , T , a x i jest gęstością wodoru, temperatura gazu, a n i / n , w którym n i gęstość numer ı -tego składnika międzygwiazdowej. Następnie możemy zapisać kryteria równowagi termicznej jako n 2 Λ ( n , T , x i ) - n Γ ( n , T , x i ) ≡ n 2 L = $n$$T$$x_i$$n_i/n$$n_i$$i$

$$n^2\Lambda(n,T,x_i)-n\Gamma(n,T,x_i)\equiv n^2\mathcal{L}=0$$ gdzie i Γ oraz odpowiednio funkcje ogrzewania i chłodzenia, a L jest zdefiniowane przez te funkcje oraz n . Jeśli równowaga jest niestabilna, ( ∂ $\Lambda$$\Gamma$$\mathcal{L}$$n$ entropiiS. Prowadzi to do różnych warunkach niestabilności, określana przezizochorycznaiizobarycznychniestabilności (pole (1965),równanie 4a,4b). Można je określić na podstawie temperatury, ciśnienia i gęstości gazu (przy założeniu, że gaz można aproksymować jako gaz idealny). $$\left(\frac{\partial\mathcal{L}}{\partial S}\right)<0$$ $S$$\text{Eq } 4a,4b$

Zasadniczo i Γ 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.

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

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