¿Por qué no hay nubes ISM con temperaturas entre 100 y 6,000K?

En el medio interestelar, hay varias fases difusas diferentes de gas, que se distinguen por su densidad y temperatura. Específicamente, el medio neutro frío tiene temperaturas de ~ 50-100 K y el medio neutro cálido varía de 6,000-10,000 K. Según mi profesor, se han encontrado pocas nubes de gases con temperaturas entre estos dos.

¿Alguien sabe por qué existe una brecha tan grande?

Sean , T y x i la densidad numérica del hidrógeno, la temperatura del gas y n i / n , donde n i es la densidad numérica del componente número i del medio interestelar. Luego podemos escribir los criterios para el equilibrio térmico como n 2 Λ ( n , T , x i ) - n Γ ( n , T , x i ) ≡ n 2 L = $n$$T$$x_i$$n_i/n$$n_i$$i$

$$n^2\Lambda(n,T,x_i)-n\Gamma(n,T,x_i)\equiv n^2\mathcal{L}=0$$ donde y Γ y las funciones de calefacción y refrigeración, respectivamente, y L se define a través de esas funciones y n . Si el equilibrio es inestable, ( ∂ $\Lambda$$\Gamma$$\mathcal{L}$$n$ para la entropíaS. Esto conduce a diferentes condiciones de inestabilidad, denominadas inestabilidadesisocróricaseisobáricas(Field (1965),ecuación 4a,4b). Estos pueden determinarse a partir de la temperatura, la presión y la densidad del gas (también suponiendo que el gas puede aproximarse como un gas ideal). $$\left(\frac{\partial\mathcal{L}}{\partial S}\right)<0$$ $S$$\text{Eq } 4a,4b$

En general, y Γ son complicados de determinar, aunque las combinaciones de ley de potencia y factores de descomposición exponencial a menudo pueden ser suficientes. Dalgarno y McCray (1972) , Figura 2, calcularon una curva de ejemplo que parece aparecer mucho como ejemplo :$\Lambda$$\Gamma$

$\sim10,000\text{ K}$$\log P/\log n$

En realidad, el modelo de dos fases es una simplificación excesiva, y el ISM tiene componentes más distintos. Sin embargo, las inestabilidades isocróricas / isobáricas todavía limitan el rango en el que las nubes pueden existir en equilibrios estables, y explican la escasez de gas en el rango de temperatura relevante.

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Permítanme detallar los términos isobárico e isocrórico . En termodinámica, a veces es conveniente suponer que algunas variables termodinámicas permanecen constantes en una determinada situación. Los procesos isotérmicos ocurren a temperatura constante; asimismo, los procesos isobáricos ocurren a presión constante y los procesos isocróricos ocurren a volumen constante.

$$\left(\frac{\partial\mathcal{L}}{\partial T}\right)_{\rho}<0\tag{Isochoric}$$ $$\left(\frac{\partial\mathcal{L}}{\partial T}\right)_{p}=\left(\frac{\partial\mathcal{L}}{\partial T}\right)_{\rho}-\frac{\rho_0}{T_0}\left(\frac{\partial\mathcal{L}}{\partial\rho}\right)_T<0\tag{Isobaric}$$

$$\left(\frac{\partial\mathcal{L}}{\partial A}\right)_B$$ $\mathcal{L}$$A$$B$