金斯不稳定性

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恒星形成过程中,当分子云的热压力不足以抵抗引力时,会在引力的作用下发生塌缩,这一现象称为金斯不稳定性。在分子云的内部,存在引力和因分子热运动产生的热压力。如果热压力足够高,则微小的密度涨落能够被热压力所克服,如果热压力比起引力来是可以忽略的,那么微小的密度涨落能够被无限放大,最终导致整个分子云在引力的作用下塌缩。塌缩的临界尺度为

\lambda_\mathrm{J}=\sqrt{\frac{\pi k_BT}{G\rho m}}

称为金斯长度。如果密度扰动区域的长度大于金斯长度时,会发生引力塌缩。对于给定尺度L的分子云,定义金斯密度

\rho_\mathrm{J}=\frac{\pi k_BT}{GML^2}

定义金斯质量

M_\mathrm{J}\approx L^3\rho_J

当分子云的密度大于金斯密度或质量大于金斯质量时,会发生引力塌缩。塌缩的过程中介质的黏性可以忽略,因此塌缩时标是自由落体时标

\tau_\mathrm{ff}\approx\sqrt{\frac{r^3}{GM}}

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