Stervorming

Sterren condenseren uit gaswolken die voornamelijk uit waterstof bestaan. Als een gaswolk voldoende dichtheid heeft of koud genoeg is, dan kunnen delen ervan condenseren en sterren vormen. Het gebied dat condenseert dient een minimum afmeting te hebben, zodat er voldoende massa en gravitatie is om de gasdruk in de wolk te overwinnen. Deze minimum lengte heet de Jeans lengte¹⁹ en bedraagt

$$\lambda_{\rm Jeans} = \left( {\pi kT \over G \rho m} \right)^{1 \over 2},$$ (38)

met $T$ en $m$ respectievelijk de temperatuur en massa van het molecuul en $\rho$ de dichtheid van de condenserende gaswolk. Elk deel van de gaswolk groter dan de Jeans lengte heeft voldoende zelf-gravitatie en kan condenseren. De massa van een dergelijk gebied is ${4 \over 3}\pi \rho \lambda_{\rm Jeans}^3$ en wordt de Jeans massa genoemd,

$$M_{\rm J} = {4 \over 3}\pi \rho \lambda_{\rm Jeans}^3 = {4\pi^{5 \over 2} \over 3} \left( {kT \over Gm} \right)^{3 \over 2} \rho^{-{1 \over 2}}.$$ (39)

Het is belangrijk om in te zien dat $M_{\rm J}$ afneemt als $\rho$ toeneemt. Als dus een instabiel gebied initieel ter grootte $\lambda_{\rm Jeans}$ condenseert, neemt de dichtheid toe. Dit verlaagt de Jeans massa en dat maakt kleinere delen van het gebied instabiel voor condensatie. Indien de dichtheid in de gaswolk niet homogeen is, dan is het waarschijnlijk dat de samentrekkende gaswolk fragmenteert in kleinere gebieden. Sterrenkundigen noemen een dergelijk gebied een protoster.

De gravitationele potentiële energie die verloren gaat door de contractie van de gaswolk gaat over in warmte²⁰. Hierdoor neemt de temperatuur van het gas toe tijdens de contractie. Gedurende contractie van de protoster wordt de dichtheid uiteindelijk voldoende hoog om straling gevangen te houden en begint de protoster zich te gedragen als een zwart lichaam. Op dat moment neemt de temperatuur scherp toe en begint de protoster te schijnen in het zichtbare licht. De energie van contractie is voldoende om de protoster enkele miljoenen jaren te laten schijnen.