恒星形成

金斯质量

/ JEENZ /

如果说金斯不稳定性告诉你引力能够获胜,那么金斯质量则告诉你需要积聚多少气体才会发生。它是临界点质量:在给定温度和密度下,一团气体积聚得比它多,引力就压倒压力、团块坍缩;积聚得比它少,压力就把它撑住,什么也不会发生。它是决定一团云能否成为恒星的守门员。

金斯质量只取决于气体的两件事:温度和密度。气体越冷,金斯质量越小,因为冷气体顶回去的力弱,所以即使一团不大的气体也能坍缩。气体越密,金斯质量也越小,因为把质量挤得越近,引力就越强。给它配上数字:在典型的冷分子云核中,温度约比绝对零度高10度,算出的金斯质量大约是一个太阳质量上下——这与一颗典型恒星的质量惊人地接近。而在更暖更稀薄的云中,金斯质量可能高达几百或几千个太阳质量,于是只有非常大的区域才可能坍缩。

金斯质量是天体物理学中最令人满意的数字之一,因为它自然地解释了为什么恒星的质量大致是太阳那么大,而非一颗行星或一整个星系那么大。当一团云一边坍缩、一边在保持寒冷的同时变得更密,它的金斯质量就不断缩小,于是越来越小的子团块依次失稳;这一级联正是碎裂的引擎——一团大云因此碎成许多恒星大小的碎块。裸金斯质量忽略了湍流和磁场支撑,所以它是数量级层面的向导,而非精确的配方,但它抓住了恒星质量为何聚集在那个范围的原因。

把一团云从比绝对零度高100度冷却到高10度、并保持密度不变,它的金斯质量会下降约三十倍,于是一个原本远不足以坍缩的团块,可能突然就够重了。

冷却会缩小金斯质量,这正是冷云才是造星之所的原因。

记住金斯质量由温度和密度决定,而非由云的总尺寸决定:一团巨大却温暖稀薄的云,其金斯质量可能比它自身还大,因而完全稳定。

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