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Pegue uma nuvem de hidrogênio molecular, adicione alguma turbulência e você terá formação de estrelas - essa é a lei. A eficiência da formação de estrelas (quão grande e quão populosa elas ficam) é em grande parte uma função da densidade da nuvem inicial.

No nível galáctico ou aglomerado de estrelas, uma baixa densidade de gás fornecerá uma população esparsa de estrelas geralmente pequenas e escuras - enquanto uma alta densidade de gás deve resultar em uma população densa de estrelas grandes e brilhantes. No entanto, sobrepor tudo isso é a questão principal da metalicidade - que atua para reduzir a eficiência da formação de estrelas.

Então, primeiro, a forte relação entre a densidade do hidrogênio molecular (H2) e a eficiência da formação de estrelas são conhecidas como Lei Kennicutt-Schmidt. O hidrogênio atômico não é considerado capaz de suportar a formação de estrelas, porque é muito quente. Somente quando esfria para formar hidrogênio molecular é que ele começa a se agrupar - após o que podemos esperar que a formação de estrelas se torne possível. Obviamente, isso cria algum mistério sobre como as primeiras estrelas podem ter se formado dentro de um universo primitivo mais denso e quente. Talvez a matéria escura tenha desempenhado um papel fundamental lá.

No entanto, no universo moderno, o gás não acoplado pode esfriar mais rapidamente com hidrogênio molecular devido à presença de metais, que foram adicionados ao meio interestelar por populações anteriores de estrelas. Os metais, que são quaisquer elementos mais pesados ​​que o hidrogênio e o hélio, são capazes de absorver uma ampla gama de níveis de energia de radiação, deixando o hidrogênio menos exposto ao aquecimento. Portanto, é mais provável que uma nuvem de gás rica em metal forme hidrogênio molecular, o que é mais provável que suporte a formação de estrelas.

Mas isso não significa que a formação estelar seja mais eficiente no universo moderno - e novamente isso ocorre por causa dos metais. Um artigo recente sobre a dependência da formação de estrelas sobre a metalicidade propõe que um aglomerado de estrelas se desenvolva a partir de H2 aglomerando-se dentro de uma nuvem de gás, formando primeiro núcleos prestelares que atraem mais matéria via gravidade, até se tornarem estrelas e depois começarem a produzir vento estelar.

Em pouco tempo, o vento estelar começa a gerar 'feedback', combatendo a infalição de mais material. Uma vez que o impulso externo do vento estelar alcance a unidade com a força gravitacional interna, o crescimento estelar adicional cessa - e estrelas maiores das classes O e B eliminam qualquer gás restante da região de aglomerados, de modo que toda a formação estelar é extinta.

A dependência da eficiência da formação de estrelas na metalicidade surge do efeito da metalicidade no vento estelar. Estrelas altas de metal sempre têm ventos mais poderosos do que qualquer massa equivalente, mas estrelas inferiores de metal. Assim, um aglomerado de estrelas - ou mesmo uma galáxia - formado a partir de uma nuvem de gás com alta metalicidade, terá uma formação estelar de menor eficiência. Isso ocorre porque o crescimento de todas as estrelas é inibido por seu próprio feedback estelar do vento nos estágios finais do crescimento e qualquer estrela grande da classe O ou B eliminará qualquer gás não ligado restante mais rapidamente do que seus equivalentes de baixo metal.

É provável que esse efeito de metalicidade seja o produto da 'aceleração radiativa da linha', decorrente da capacidade dos metais de absorver radiação em uma ampla gama de níveis de energia de radiação - ou seja, os metais apresentam muito mais linhas de absorção de radiação que o hidrogênio por si só . A absorção da radiação por um íon significa que parte da energia de momento de um fóton é transmitida ao íon, na medida em que esses íons possam ser soprados para fora da estrela como vento estelar. A capacidade dos metais de absorver mais energia de radiação do que o hidrogênio pode significa que você sempre deve receber mais vento (ou seja, mais íons soprados) de estrelas de metal altas.

Leitura adicional:
Dib et al. A dependência das leis de formação estelar galáctica da metalicidade.