恆星形成

金斯質量

/ JEENZ /

如果說金斯不穩定性告訴你重力能夠獲勝,那麼金斯質量則告訴你需要積聚多少氣體才會發生。它是臨界點質量:在給定溫度和密度下,一團氣體積聚得比它多,重力就壓倒壓力、團塊坍縮;積聚得比它少,壓力就把它撐住,什麼也不會發生。它是決定一團雲能否成為恆星的守門員。

金斯質量只取決於氣體的兩件事:溫度和密度。氣體越冷,金斯質量越小,因為冷氣體頂回去的力弱,所以即使一團不大的氣體也能坍縮。氣體越密,金斯質量也越小,因為把質量擠得越近,重力就越強。給它配上數字:在典型的冷分子雲核中,溫度約比絕對零度高10度,算出的金斯質量大約是一個太陽質量上下——這與一顆典型恆星的質量驚人地接近。而在更暖更稀薄的雲中,金斯質量可能高達幾百或幾千個太陽質量,於是只有非常大的區域才可能坍縮。

金斯質量是天體物理學中最令人滿意的數字之一,因為它自然地解釋了為什麼恆星的質量大致是太陽那麼大,而非一顆行星或一整個星系那麼大。當一團雲一邊坍縮、一邊在保持寒冷的同時變得更密,它的金斯質量就不斷縮小,於是越來越小的子團塊依次失穩;這一級聯正是碎裂的引擎——一團大雲因此碎成許多恆星大小的碎塊。裸金斯質量忽略了湍流和磁場支撐,所以它是數量級層面的嚮導,而非精確的配方,但它抓住了恆星質量為何聚集在那個範圍的原因。

把一團雲從比絕對零度高100度冷卻到高10度、並保持密度不變,它的金斯質量會下降約三十倍,於是一個原本遠不足以坍縮的團塊,可能突然就夠重了。

冷卻會縮小金斯質量,這正是冷雲才是造星之所的原因。

記住金斯質量由溫度和密度決定,而非由雲的總尺寸決定:一團巨大卻溫暖稀薄的雲,其金斯質量可能比它自身還大,因而完全穩定。

又稱
critical mass for collapse金斯质量(Jeans mass)