Почему не вся пыль в туманности используется для образования звезды?

На мой взгляд, изображение «коллапсирующей туманности» несколько вводит в заблуждение, потому что траектория частиц пыли/газа была бы (без учета магнитного поля) орбитой, а не коллапсом свободного падения. Однако столкновения заставляют частицы менять орбиту, и частицы, чьи новые орбиты приближаются к будущему Солнцу, испытывают больше столкновений (из-за более высокой плотности там) и в конечном итоге оказываются внутри Солнца.

Но после столкновения, если одна из частиц устремится к солнцу, другая уйдет прочь; это гарантирует, что часть массы никогда не достигнет Солнца.

Этот процесс также позволяет другим областям с «более высокой плотностью» накапливать массу, и в конечном итоге они становятся планетами (или даже другими звездами, если доступная масса достаточно высока).

Однако, когда звезда формируется, ветер, который она производит, уносит большую часть остатков из Солнечной системы. Только остатки, достигшие достаточно высокого размера и плотности, остаются на орбите вокруг Солнца.

Есть несколько причин. Во-первых, когда облако газа и пыли коллапсирует в область звездообразования, оно становится неустойчивым к гравитационной фрагментации и обычно образует нитевидные структуры. Газ, который находится за пределами самых плотных областей, часто недостаточно плотен, чтобы сам быть гравитационно неустойчивым. Такое поведение ясно показано в современных симуляциях процесса звездообразования.

Например: см. моделирование Мэтью Бейта по адресу http://www.astro.ex.ac.uk/people/mbate/Cluster/cluster500RT.html .

Вторая причина – это обратная связь от образовавшихся звезд. Новообразованная звезда будет нагревать окружающий газ, уменьшая вероятность образования новых звезд и, возможно, даже заставляя ее уйти от гравитационного потенциала области звездообразования. Это особенно верно для звезд с большой массой, которые будут иметь большую светимость, но также могут вводить импульс в газ через свои сильные ветры. Однако даже маломассивные протозвезды могут возвращать энергию обратно в газ за счет оттоков, вызванных их процессами аккреции. Примеры этого хорошо видны в объектах Хербига Аро .

В-третьих, возможно, что газ может выйти из потенциала области звездообразования просто за счет приливных сил в Галактике или при столкновении с другим гигантским молекулярным облаком.

Звездообразование — не очень эффективный процесс. Хотя оценки сложны, кажется наиболее вероятным, что эффективность 10% или ниже является обычным явлением (где это означает, что только 10% исходного газа превращается в звезды). Остальное вытесняется нагреванием и процессами обратной связи, так что к возрасту 10 миллионов лет практически не остается областей звездообразования (или, скорее, областей, недавно образовавшихся звезд), содержащих значительные количества газа.

РЕДАКТИРОВАТЬ: я понимаю, что немного неправильно понял вопрос и ответил с точки зрения общей эффективности звездообразования. Как только протозвездное «ядро» сформируется, часть его массы сформирует протозвезду, часть массы будет выброшена в потоки, а очень небольшая часть массы, возможно, 10% или меньше окажется в аккреционном диске вокруг звезды. протозвезда. Причиной возникновения диска является угловой момент - он должен быть сброшен до аккреции, поэтому не может упасть прямо на протозвезду. Если временная шкала аккреции достаточно велика (а так кажется), то образование планет может произойти до того, как газ аккрецируется на звезду или выбрасывается потоками и ветрами из диска.

Так что это просто временная шкала. Если планеты не образуются достаточно быстро, диск либо рассеивается, либо срастается. К счастью (для нас!) оказалось, что это достаточно быстро - новые субмиллиметровые изображения ALMA HL Tau (см. ниже, кредит: ALMA (NRAO/ESO/NAOJ); C. Brogan, B. Saxton (NRAO/AUI /NSF)) предполагают, что это уже происходит в течение первого миллиона лет, тогда как диссипация диска занимает несколько миллионов лет или дольше.