Jeans-Instabilität

Jeans-Instabilität bezeichnet das physikalische Kriterium, ab dem eine Gaswolke im Weltall unter ihrer eigenen Schwerkraft kollabiert und zur Bildung von Sternen oder anderen kompakten Objekten führen kann. Der britische Astrophysiker James Jeans leitete das Kriterium 1902 her. Grundgedanke ist das Gleichgewicht zwischen der nach innen wirkenden Schwerkraft und dem nach außen gerichteten Gasdruck.

Eine Gaswolke wird instabil, wenn ihre Masse eine kritische Schwellenmasse überschreitet - die sogenannte Jeans-Masse. Diese hängt von der Temperatur und der Dichte der Wolke ab: Kältere und dichtere Wolken kollabieren bereits bei geringeren Massen. Die zugehörige Jeans-Länge gibt den minimalen Durchmesser an, den ein Gasbrocken haben muss, damit er gravitativ zusammenbricht.

In typischen molekularen Wolken der Milchstraße, wo Temperaturen von etwa 10 bis 30 Kelvin und Dichten von einigen hundert Wasserstoffmolekülen pro Kubikzentimeter herrschen, liegt die Jeans-Masse in der Größenordnung von einigen Sonnenmassen. Das erklärt, warum in solchen Wolken Sterne entstehen. Turbulenz, Magnetfelder und externe Druckstöße durch nahe Supernovae können die Instabilität auslösen oder verstärken. Die Jeans-Instabilität ist damit das grundlegende Konzept zur Beschreibung der Sternentstehung in der modernen Astrophysik.