Instabilitas Jeans

Instabilitas Jeans adalah syarat sebuah awan molekul runtuh (untuk akhirnya membentuk bintang-bintang). Bila efek rotasi dan medan magnet tidak diperhitungkan, sebuah awan molekul akan runtuh jika massanya lebih besar dari suatu massa Jeans yang dinyatakan sebagai berikut :

$M_{J}=1,2\times 10^{5}M_{\bigodot }\left({\frac {T}{100K}}\right)^{3/2}\left({\frac {\varrho }{10^{-24}g.cm^{-3}}}\right)^{-1/2}\mu ^{-3/2}$

dimana M_{ʘ adalah massa matahari, T adalah temperatur awan molekul dalam K(Kelvin), $\varrho$ adalah rapat massa, dan μ adalah berat molekul rata-rata. Syarat ini diturunkan oleh fisikawan Britania, Sir James Jeans pada tahun 1902.}

Contoh sederhana, tinjau sebuah awan molekul dengan kerapatan $\varrho$ = 10^{-24g.cm-3, temperatur T = 100 K dan μ = 1 (berat molekul rata-rata untuk hidrogen netral, jika diasumsikan semua awan molekul terdiri dari hidrogen netral), maka akan didapatkan massa Jeans sebesar 120.000 massa matahari. Artinya dengan kondisi-kondisi di atas, hanya awan molekul bermassa lebih besar daripada 120.000 massa matahari saja yang akan berkontraksi atau runtuh untuk membentuk bintang-bintang.}

Tanpa adanya gangguan, awan molekul yang tidak memenuhi syarat instabilitas Jeans akan selamanya menjadi awan molekul. Gangguan dapat datang dari gelombang kejut yang berasal misalnya dari sebuah ledakan supernova atau dari angin bintang. Gangguan ini akan menyebabkan bertambahnya kerapatan awan molekul ($\varrho$) hingga suatu saat massa Jeans dapat dicapai atau bahkan dilampaui. Jika syarat ini terpenuhi, maka pembentukan bintang-bintang tidak dapat dicegah lagi.

Untuk mencapai massa Jeans tersebut, dengan kerapatan yang kecil (lebih kecil daripada kerapatan materi di dalam sebuah vacuum chamber yang ada di bumi), maka awan molekul haruslah menempati sebuah wilayah yang sangat luas. Bentangan awan molekul dapat mencapai orde puluhan bahkan ratusan tahun cahaya.

Skala waktu

Skala waktu untuk pertumbuhan instabilitas Jeans adalah:

$\tau \approx (G\varrho )^{-1/2}$

Dengan $\varrho$ = 10^{-24g.cm-3 (lihat contoh sederhana di atas), keruntuhan akan memakan waktu sekitar 108 tahun. Namun selama keruntuhan, $\tau$ semakin pendek karena $\varrho$ semakin besar.}

Sumber

Kippenhahn, R dan A. Weigert, Stellar Structure and Evolution, Springer-Verlag, Berlin, 1990, ISBN 3-540-50211-4