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Colapso gravitacional breve introdução à formação de estrelas

A fonte de energia para a formação de estrelas é o colapso gravitacional – este colapso deve fornecer energia suficiente para aquecer o gás da protoestrela ao ponto da fusão do hidrogênio, cerca de 15 milhões de graus Kelvin na ignição. O conhecimento da massa e distribuição da nuvem de gás permite alguma modelagem bastante detalhada, porque metade da energia do colapso gravitacional é em energia cinética de acordo com o teorema de virial. O conceito de massa de Jean como a massa crítica atua no colapso em uma estrela é um conceito importante.

Teorema virial e o colapso gravitacional

Um teorema geral da matemática da física torna-se uma parte útil do quadro de colapso gravitacional. No contexto da gravidade que pode ser aplicado a um conjunto finito de partículas que interagem umas com as outras por atração gravitacional. Podemos atribuir à coleção de partículas a energia potencial gravitacional total e uma energia cinética total. O teorema virial  estabelce que:

\mathrm{Energia\,Cinetica\,Media} = -\frac{1}{2}\times\mathrm{Energia\,Potencial\,Media}

Ou se você preferir:

\left\langle T \right\rangle_{\tau} = -\frac{1}{2}\sum_{k=1}^{N} \left\langle \mathbf{F}_{k} \cdot \mathbf{r}_{k} \right\rangle_{\tau}.

Uma aplicação deste teorema seria uma massa conhecida de gás de hidrogênio numa proto-estrela. Se você teve uma boa estimativa da massa do gás e pode medir uma amostra das velocidades das partículas para determinar a energia cinética, então você poderia prever a energia cinética como a nuvem de gás que sofreu colapso gravitacional. Assim, para um dado raio de colapso, pode fazer uma previsão de que a temperatura do gás de hidrogênio, em termos de energia cinética é possível fazer uma previsão sobre quando se atinge a temperatura de ignição para a fusão de hidrogênio.

Outra aplicação potencial é a questão da matéria escura. Se você examinar um sistema de objetos no espaço que são capazes de medir a energia cinética do sistema, pode-se inferir a energia potencial gravitacional. Se a massa total de todos os objetos visíveis é muito pequena para dar a mesma quantidade de energia potencial gravitacional, então a implicação é que há matéria lá que você não pode ver (matéria escura). Quando isso tiver sido feito por uma variedade de tipos de galáxias, há uma forte evidência de matéria escura.

Colapso gravitacional breve introdução à formação de estrelas

Colapso gravitacional breve introdução à formação de estrelas

Comprimento de Jeans ou Massa de Jeans

Como um conjunto de gás começa o processo de colapso gravitacional, o colapso se opõe pela pressão da radiação. A “massa de Jean” é a massa mínima que pode superar a pressão de radiação para uma determinada densidade de energia da radiação. No modelo do big bang do universo, as galáxias não poderiam se formar antes do ponto de transparência em que o universo esfriou o suficiente para átomos se formarem, permitindo que a radiação eletromagnética escapar. Após esse tempo, a massa de Jean era pequena o suficiente para permitir que as galáxias e aglomerados de galáxias se formassem.

Em breve falaremos mais sobre a instabilidade de Jeans e o colapso gravitacional.

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Escrito por Equipe de Redação Ciências e Tecnologia

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A fonte de energia para a formação de estrelas é o colapso gravitacional - este colapso deve fornecer energia suficiente para aquecer o gás da protoestrela