Das molekulare Gas in Galaxien

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Das molekulare Gas in Galaxien

Das molekulare Gas in Galaxien


Staub im molekularen Gas absorbiert das Licht der Sterne


Barnard 68

Entfernung:

Radius:

Masse:

Dichte:

Temperatur:

125 pc

12500 AU

2.1M ⊙

1.5 ⋅10 − g cm


16 K

19 3

(Alves et al. 2001)


Die Bonnor-Ebert Sphäre

Hydrostatisches Gleichgewicht:

dP

dr

GM(r)

= −ρ

2

r

Isotherme Zustandsgleichung:

ρ

P = n R

gT = R

g

T = ρ c

µ

2

c

1 dρ

d ln ρ GM(r)

= c = −

2

ρ dr dr r

2 2

Schallgeschwindigkeit

d 2 d ln G dM G 2

r

ρ = − = − ⋅ 4 π r ρ

2 2

dr dr c dr c

1 d 2 d ln ρ 4πG

r = − ρ

2 2

r dr dr c


Es sei:

1 d ⎛ dΨ


1 d 2 d ln ρ 4πG

r = − ρ

2 2

r dr dr c

1/ 2

⎛ 4πGρc


c

exp( ) ⎜ r

2 ⎟

ρ = ρ ⋅ −Ψ ξ =

( )

2

ξ = exp −Ψ

2

ξ dξ ⎜




(Lane-Emden Gleichung)

P

• Der Druck

fällt monoton nach außen ab.


= ρ⋅c

• Rand der Wolke dort, wo

innerer Druck = externer Druck:

P = ρ( ξ ) ⋅ c = ρ ⋅c

2 2

0 max 0

2


c


r

max


c


2

= ξmax

⋅ ⎜

4πGρ


c



Die Masse der BE-Sphäre:

ξ =




4πGρ

2

c

c




1/ 2

r

Mit

3/ 2 ξmax

2 ⎛ c ⎞


−Ψ 2

c ⎜

4 G

⎟ ∫

π ρ

0 c 0

rmax

2

M = 4π ρ r dr = 4πρ e ξ dξ

⎝ ⎠

1 d ⎛ dΨ


( )

2

ξ = exp −Ψ

2

ξ dξ ⎜





ρ = ρc ⋅exp( −Ψ )

folgt:

ξ

max


ξ

ξ=ξ

max

2 2 2 2

max

−Ψ d ⎛ dΨ ⎞ ⎡ dΨ ⎤ ⎛ dΨ


e ξ dξ = ∫ ξ dξ = ξ = ξ

dξ ⎜

dξ ⎟ ⎢ dξ ⎥ ⎜



⎝ ⎠ ⎣ ⎦ ⎝ ⎠

0 0 ξ= 0

ξ=ξ

max

P

= ρ

0 0

c

2

1/ 2 3/ 2

P0

G M

4

c

−1/

2

⎛ ρc

⎞ ⎛ 2 dΨ


= ⎜ 4π ξ

c 0

ρ

⎟ ⎜

0


⎟ = ρ ρ

⎝ ⎝ ⎠ξ


Dichte am äußeren Rand

max

f ( )


1/ 2 3/ 2

P0

G M

4

c

−1/

2

⎛ ρc

⎞ ⎛ 2 dΨ


= ⎜ 4π ξ

c 0

ρ

⎟ ⎜

0


⎟ = ρ ρ

⎝ ⎝ ⎠ξ


max

f ( )

1/ 2 3/ 2

P0

G M

4

c

Maximum

• Maximum bei:

ρ

c

ρ

0

= 14.1

instabiles Gebiet

Gaswolken sind gravitativ instabil für:

1.1c

M ≥ P G

4

1/ 2 3/ 2

0


Barnard 68

Entfernung:

Radius:

Masse:

Dichte:

Temperatur:

125 pc

12500 AU

2.1M ⊙

1.5 ⋅10 − g cm


16 K

19 3

(Alves et al. 2001)

Beobachtet:

ξ

max

= 6.9

Instabilität bei:

ρc ρ

0

= 14.1 → ξ

max

= 6.5


Das molekül H 2

• Diatomares Molekül: das einfachste bekannte Molekül

• Anregungszustände:

Elektronischer Übergang:

eV

E = 11.2 eV → λ = 1240 nm ⋅

⎛ ⎞

⎜ ⎟ = 111nm

⎝ E ⎠

liegt im UV-bereich

Elektronische Übergange spalten in Vibrationsübergänge auf:

Die Amplitude wird durch die Quantenzahl v = 0, 1,... beschrieben:

E − E = 0.15 eV

v v−1

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