[/شرح]
خذ سحابة من الهيدروجين الجزيئي وأضف بعض الاضطراب وستحصل على تكوين النجوم - هذا هو القانون. إن كفاءة تكوين النجوم (حجمها ومدى تعدادها السكاني) هي إلى حد كبير دالة لكثافة السحابة الأولية.
على مستوى المجرة أو الكتلة النجمية ، ستوفر كثافة الغاز المنخفضة مجموعة متفرقة من النجوم الصغيرة الخافتة بشكل عام - في حين أن كثافة الغاز العالية يجب أن تؤدي إلى كثافة سكانية كبيرة من النجوم الساطعة والمشرقة. ومع ذلك ، فإن التغلب على كل هذا هو القضية الرئيسية للمعادن - والتي تعمل على تقليل كفاءة تكوين النجوم.
لذا أولاً ، العلاقة القوية بين كثافة الهيدروجين الجزيئي (H2) وكفاءة تكوين النجوم تعرف باسم قانون Kennicutt-Schmidt. لا يعتبر الهيدروجين الذري قادرًا على دعم تكوين النجوم ، لأنه حار جدًا. فقط عندما يبرد لتشكيل الهيدروجين الجزيئي ، يمكنه أن يبدأ في التكتل معًا - وبعد ذلك يمكننا أن نتوقع أن يصبح تكوين النجوم ممكنًا. بالطبع ، يخلق هذا بعض الغموض حول كيف تكونت النجوم الأولى داخل عالم بدائي أكثر كثافة وسخونة. ربما لعبت المادة المظلمة دورًا رئيسيًا هناك.
ومع ذلك ، في العالم الحديث ، يمكن للغاز غير المنضبط أن يبرد بسهولة أكبر إلى الهيدروجين الجزيئي بسبب وجود المعادن ، التي تمت إضافتها إلى الوسط النجمي من قبل مجموعات سابقة من النجوم. المعادن ، أي عناصر أثقل من الهيدروجين والهيليوم ، قادرة على امتصاص مجموعة أوسع من مستويات الطاقة الإشعاعية ، مما يجعل الهيدروجين أقل عرضة للتدفئة. وبالتالي ، فإن سحابة الغاز الغني بالمعادن من المرجح أن تشكل هيدروجين جزيئي ، والذي من المرجح أن يدعم تكوين النجوم.
لكن هذا لا يعني أن تكوين النجوم أكثر كفاءة في الكون الحديث - ومرة أخرى هذا بسبب المعادن. تقترح ورقة حديثة حول اعتماد تكوين النجوم على المعادن أن مجموعة من النجوم تتطور من H2 تتجمع داخل سحابة غازية ، وتشكل أولاً قلوبًا ماقبلية تجذب المزيد من المواد عن طريق الجاذبية ، حتى تصبح نجومًا ثم تبدأ في إنتاج رياح نجمية.
قبل فترة طويلة ، تبدأ الريح النجمية في توليد "ردود فعل" ، في مواجهة خطأ المزيد من المواد. بمجرد أن تحقق الدفعة الخارجية للرياح النجمية الوحدة مع قوة الجاذبية الداخلية ، يتوقف المزيد من نمو النجوم - ويزيل نجوم أكبر من فئة O و B أي غاز متبقي من منطقة الكتلة ، بحيث يتم إخماد كل تكوين النجوم.
ينشأ اعتماد كفاءة تكوين النجوم على المعادن من تأثير المعادن على الرياح النجمية. تتمتع النجوم المعدنية العالية دائمًا برياح أكثر قوة من أي كتلة مكافئة ، ولكن النجوم المعدنية أقل. وبالتالي ، فإن الكتلة النجمية - أو حتى المجرة - التي تتكون من سحابة غازية ذات معدن عالي ، سيكون لها تكوين نجمي أقل كفاءة. وذلك لأن نمو جميع النجوم يعيقه ردود فعل الرياح النجمية الخاصة بهم في مراحل النمو المتأخرة وأي نجوم كبيرة من فئة O أو B ستزيل أي غاز متبقي غير منضم بسرعة أكبر من نظائرها المعدنية المنخفضة.
من المحتمل أن يكون هذا التأثير المعدني نتاج "تسريع الخط الإشعاعي" ، الناتج عن قدرة المعادن على امتصاص الإشعاع عبر مجموعة واسعة من مستويات الطاقة الإشعاعية - أي أن المعادن تقدم العديد من خطوط امتصاص الإشعاع أكثر من الهيدروجين بمفردها . إن امتصاص الإشعاع بواسطة أيون يعني أن جزءًا من طاقة الزخم للفوتون ينقل إلى أيون ، إلى الحد الذي قد تنفجر فيه هذه الأيونات خارج النجم كريح نجمية. إن قدرة المعادن على امتصاص طاقة إشعاعية أكثر مما يمكن للهيدروجين ، يعني أنه يجب عليك دائمًا الحصول على المزيد من الرياح (أي المزيد من الأيونات التي تنفجر) من النجوم المعدنية العالية.
قراءة متعمقة:
ديب وآخرون. اعتماد قوانين تكوين النجوم المجرة على المعادن.
