Hydrodynamical Simulations of the Non–Ideal Gravitational Collapse of a Molecular Gas Cloud

Guillermo Arreaga–García,¹ Julio Saucedo–Morales,¹ Juan Carmona–Lemus,² and Ricardo Duarte–Pérez²

¹ Centro de Investigación en Física, Universidad de Sonora, México, Apdo. Postal 14740, C.P. 83000, Hermosillo, Sonora, México (garreaga@cajeme.cifus.uson.mx, jsaucedo@cajeme.cifus.uson.mx).

² Gerencia de Sistemas, Instituto Nacional de Investigaciones Nucleares, Carretera México–Toluca, Ocoyoacac C.P. 52750, Estado de México, México (jcl@nuclear.inin.mx, rdp@nuclear.inin.mx).

Received 2008 January 10
Accepted 2008 April 3

RESUMEN

Presentamos los resultados de un conjunto de simulaciones numéricas dedicadas a estudiar el colapso gravitacional de una nube de gas interestelar, rígidamente rotante, aislada y esféricamente simétrica. Usamos una ecuación de estado barotrópica (beos por brevedad) que depende de la densidad de la nube ρ y que incluye una densidad crítica como parámetro libre, ρ_crit. Durante el colapso temprano, cuando ρ ρ_crit la beos se comporta como una ecuación de estado del gas ideal. Para el colapso posterior, cuando ρ > ρ_crit , la beos incluye un término adicional que toma en cuenta el calentamiento del gas debido a la contracción gravitacional. Investigamos la ocurrencia de fragmentación rápida en la nube para lo cual usamos cuatro valores diferentes de la ρ_crit. Trabajamos con dos tipos de modelos de colapso, de acuerdo con el perfil radial inicial de la densidad.

ABSTRACT

In this paper we present the results of a set of numerical simulations aimed to study the gravitational collapse of a spherically symmetric, rigidly rotating, isolated, interstellar gas cloud. To account for the thermodynamics of the gas we use a barotropic equation of state (beos for brevity) that depends on the density ρ of the cloud and includes a critical density as a free parameter, ρ_crit. During the early collapse, when ρ ρ_crit, the beos behaves as an ideal gas equation of state. For the late collapse, when ρ > ρ_crit, the beos includes an additional term that accounts for the heating of the gas due to gravitational contraction. We investigate the occurrence of prompt fragmentation of the cloud for which we use four different values of ρ_crit. We work with two kinds of collapse models, according to the initial radial density profile: the uniform and the Gaussian clouds.

Key Words: binaries: general — hydrodynamics — ISM: kinematics and dynamics — stars: formation.

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