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?

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

$$n^2\Lambda(n,T,x_i)-n\Gamma(n,T,x_i)\equiv n^2\mathcal{L}=0$$ di mana dan Γ dan fungsi pemanasan dan pendinginan, masing-masing, dan L didefinisikan melalui fungsi-fungsi tersebut dan n . Jika kesetimbangan tidak stabil, ( ∂ $\Lambda$$\Gamma$$\mathcal{L}$$n$ untuk entropiS. Ini mengarah ke kondisi ketidakstabilan yang berbeda, disebutisochoricdanisobarikketidakstabilan (Lapangan (1965),Persamaan 4a,4b). Ini dapat ditentukan dari suhu, tekanan, dan kepadatan gas (juga dengan asumsi bahwa gas dapat diperkirakan sebagai gas ideal). $$\left(\frac{\partial\mathcal{L}}{\partial S}\right)<0$$ $S$$\text{Eq } 4a,4b$

Secara umum, dan Γ 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.

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

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