Comptes Rendus
no. 3-4
The turbulent interstellar medium
[Le milieu interstellaire turbulent]
Andreas Burkert1
1 University Observatory Munich, Scheinerstr. 1, 81679 Munich, Germany
Comptes Rendus. Physique, Volume 7 (2006) no. 3-4, pp. 433-441.

Les propriétés principales du milieu interstellaire sont présentées. Les preuves sont réunies pour montrer que le milieu interstellaire est hautement turbulent, et que l'énergie lui est fournie à différentes échelles par divers processus. La turbulence à grande échelle détermine la formation des structures, comme les filaments et coquilles du milieu interstellaire diffus. Elle régule aussi la formation des nuages moléculaires froids et denses. Les nuages moléculaires sont considérés aujourd'hui comme des objets transitoires qui se forment sur des échelles de temps de 107ans, dans des régions où le gaz HI est comprimé et se refroidit. La turbulence supersonique dans la couche HI comprimée est engendrée par une combinaison d'instabilités hydrodynamiques et de refroidissement. La dissipation turbulente est compensée par l'apport d'énergie cinétique du flux de gaz. Enfin l'hydrogène moléculaire se forme, lorsque la densité de surface dans la couche atteint le seuil de ∼1021cm−2 ; alors le refroidissement déclenche la formation d'étoiles par effondrement gravitationnel. Quelques millions d'années plus tard, les nouvelles étoiles formées et les explosions de supernovae qui en résultent dispersent le milieu moléculaire environnant, et engendrent de nouvelles bulles en expansion, qui à nouveau créent de la turbulence dans le gaz diffus, et déclenchent la formation d'une nouvelle génération de nuages froids. Bien qu'un scénario cohérent de la dynamique du milieu interstellaire et de la formation d'étoiles émerge, bien des détails sont encore obscurs, et demandent plus de travail sur les processus microphysiques, et aussi une meilleure compréhension de la turbulence supersonique et compressible.

An overview is presented of the main properties of the interstellar medium. Evidence is summarized that the interstellar medium is highly turbulent, driven on different length scales by various energetic processes. Large-scale turbulence determines the formation of structures like filaments and shells in the diffuse interstellar medium. It also regulates the formation of dense, cold molecular clouds. Molecular clouds are now believed to be transient objects that form on timescales of order 107yrs in regions where HI gas is compressed and cools. Supersonic turbulence in the compressed HI slab is generated by a combination of hydrodynamical instabilities, coupled with cooling. Turbulent dissipation is compensated by the kinetic energy input of the inflow. Molecular hydrogen eventually forms when the surface density in the slab reaches a threshold value of ∼1021cm−2 at which point further cooling triggers the onset of star formation by gravitational collapse. A few Myrs later, the newly formed stars and resulting supernovae will disperse their molecular surrounding and generate new expanding shells that drive again turbulence in the diffuse gas and trigger the formation of a next generation of cold clouds. Although a consistent scenario of interstellar medium dynamics and star formation is emerging many details are still unclear and require more detailed work on microphysical processes as well as a better understanding of supersonic, compressible turbulence.

Publié le :
DOI : 10.1016/j.crhy.2006.05.001
Keywords: Interstellar medium, Turbulence, Molecular clouds, Star formation, Galaxies
Mot clés : Milieu interstellaire, Turbulence, Nuages moléculaires, Formation d'étoiles, Galaxies
Andreas Burkert 1

1 University Observatory Munich, Scheinerstr. 1, 81679 Munich, Germany 
@article{CRPHYS_2006__7_3-4_433_0,
     author = {Andreas Burkert},
     title = {The turbulent interstellar medium},
     journal = {Comptes Rendus. Physique},
     pages = {433--441},
     publisher = {Elsevier},
     volume = {7},
     number = {3-4},
     year = {2006},
     doi = {10.1016/j.crhy.2006.05.001},
     language = {en},
}
TY  - JOUR
AU  - Andreas Burkert
TI  - The turbulent interstellar medium
JO  - Comptes Rendus. Physique
PY  - 2006
SP  - 433
EP  - 441
VL  - 7
IS  - 3-4
PB  - Elsevier
DO  - 10.1016/j.crhy.2006.05.001
LA  - en
ID  - CRPHYS_2006__7_3-4_433_0
ER  - 
%0 Journal Article
%A Andreas Burkert
%T The turbulent interstellar medium
%J Comptes Rendus. Physique
%D 2006
%P 433-441
%V 7
%N 3-4
%I Elsevier
%R 10.1016/j.crhy.2006.05.001
%G en
%F CRPHYS_2006__7_3-4_433_0
Andreas Burkert. The turbulent interstellar medium. Comptes Rendus. Physique, Volume 7 (2006) no. 3-4, pp. 433-441. doi : 10.1016/j.crhy.2006.05.001. https://comptes-rendus.academie-sciences.fr/physique/articles/10.1016/j.crhy.2006.05.001/

[1] G.B. Field; D.W. Goldsmith; H.J. Habing Astrophys. J., 155 (1969), p. 149

[2] G.B. Field Astrophys. J., 142 (1965), p. 531

[3] B.G. Elmegreen Astrophys. J., 347 (1989), p. 859

[4] C.F. McKee; J.P. Ostriker Astrophys. J., 218 (1977), p. 148

[5] B.G. Elmegreen; J. Scalo Annu. Rev. Astron. Astrophys., 42 (2004), p. 211

[6] J. Scalo; B.G. Elmegreen Annu. Rev. Astron. Astrophys., 42 (2004), p. 275

[7] E. Vázquez-Semadeni; E.C. Ostriker; T. Passot; C.F. Gammie; J.M. Stone Protostars and Planets IV (V. Mannings; A.P. Boss; S.S. Russell, eds.), Univ. Arizona, Tucson, 2000, p. 3

[8] J. Ballesteros-Paredes; R.S. Klessen; M.-M. Mac Low; E. Vázquez-Semadeni (Protostars and Planets V, 2006, in press) | arXiv

[9] M.M. Mac Low; R.S. Klessen Rev. Mod. Phys., 76 (2004), p. 125

[10] S. Dib; E. Bell; A. Burkert Astrophys. J., 638 (2006), p. 797

[11] R.B. Larson Mon. Not. R. Astron. Soc., 194 (1981), p. 809

[12] J. Scalo Interstellar Processes (D.J. Hollenbach; H.A. Thronson, eds.), Reidel, Dordrecht, 1987, p. 349

[13] J.M. Dickey; F.J. Lockman Annu. Rev. Astron. Astrophys., 28 (1990), p. 215

[14] O. Kessel-Deynet; A. Burkert Mon. Not. R. Astron. Soc., 338 (2003), p. 545

[15] J. Kim; D. Balsara; M.M. Mac Low J. Korean Astron. Soc., 34 (2001), p. 333

[16] M.A. de Avillez; D. Breitschwerdt Astron. Astrophys., 425 (2004), p. 899

[17] M.A. de Avillez; D. Breitschwerdt Astrophys. J., 634 (2005), p. L65

[18] A.D. Slyz; J.E. Devriendt; G. Bryan; J. Silk Mon. Not. R. Astron. Soc., 356 (2005), p. 737

[19] M.M. Mac Low; D.S. Balsara; J. Kim; M.A. de Avillez Astrophys. J., 626 (2005), p. 864

[20] E. Cappellaro; R. Evans; M. Turatto Astron. Astrophys., 351 (1999), p. 459

[21] A. Burkert; D.N.C. Lin Astrophys. J., 537 (2000), p. 270

[22] A.G. Kritsuk; M.L. Norman Astrophys. J., 580 (2002), p. L51

[23] A.G. Kritsuk; M.L. Norman Astrophys. J., 569 (2002), p. L127

[24] A. Gazol; E. Vázquez-Semadeni; F.J. Sánchez-Salcedo; J. Scalo Astrophys. J., 557 (2001), p. L121

[25] J.M. Dickey; E.E. Salpeter; Y. Terzian Astrophys. J., 211 (1977), p. L77

[26] C. Heiles Astrophys. J., 551 (2001), p. L105

[27] N.C. Kanekar; R. Subrahmanyan; J.N. Chengular; V. Safouris Mon. Not. R. Astron. Soc., 346 (2003), p. L57

[28] J.B. Jenkins Astrophys. Space Sci., 289 (2004), p. 215

[29] K. Wada; G. Meurer; C.A. Norman Astrophys. J., 577 (2002), p. 197

[30] S.A. Balbus; J.F. Hawley Astrophys. J., 376 (1991), p. 214

[31] J.A. Sellwood; S.A. Balbus Astrophys. J., 511 (1999), p. 660

[32] W.T. Kim; E. Ostriker; J. Stone Astrophys. J., 599 (2003), p. 1157

[33] N. Dziourkevitch; D. Elstner; G. Rüdiger Astron. Astrophys., 423 (2004), p. 29

[34] R. Piontek; E.C. Ostriker Astrophys. J., 601 (2004), p. 905

[35] L. Cowie; E. Hu; A. Songalia Astrophys. J., 110 (1995), p. 1576

[36] H. Tran et al. Astrophys. J., 585 (2003), p. 750

[37] D.M. Elmegreen; B.G. Elmegreen; A.C. Hirst Astrophys. J., 604 (2004), p. L21

[38] N.M. Forster Schreiber et al. (Astrophys. J., 2006, in press) | arXiv

[39] B.G. Elmegreen Astrophys. Space Sci., 319 (2004), p. 561

[40] S. Kim; M.A. Dopita; L. Staveley-Smith; M.S. Bessell Astrophys. J., 118 (1999), p. 2797

[41] B.G. Elmegreen; S. Kim; L. Staveley-Smith Astrophys. J., 548 (2001), p. 749

[42] K.L. Rhode; J.J. Salzer; D.J. Westpfahl; L.A. Radice Astrophys. J., 118 (1999), p. 323

[43] D. Puche; D.J. Westpfahl; E. Brinks; J.R. Roy Astrophys. J., 103 (1992), p. 1841

[44] J. Kerp; F. Walter; E. Brinks Astrophys. J., 571 (2002), p. 809

[45] S. Dib; A. Burkert Astrophys. J., 630 (2005), p. 238

[46] A.N. Kolmogorov Proc. R. Soc. London Ser. A, 434 (1941), p. 9

[47] L. Hartmann; J. Ballesteros-Paredes; E.A. Bergin Astrophys. J., 562 (2001), p. 852

[48] L. Hartmann Astrophys. J., 578 (2002), p. 914

[49] L. Hartmann Astrophys. J., 585 (2003), p. 398

[50] L. Blitz; F.H. Shu Astrophys. J., 238 (1980), p. 148

[51] E. Falgarone; T.G. Phillips Astrophys. J., 472 (1996), p. 191

[52] B.G. Elmegreen; E. Falgarone Astrophys. J., 471 (1996) no. 2, pp. 816-821 (part I)

[53] J.P. Williams; L. Blitz; C.F. McKee Protostars and Planets IV (V. Mannings; A.P. Boss; S.S. Russell, eds.), Univ. Arizona, Tucson, 2000, p. 97

[54] J.M. Stone; E.C. Ostriker; C.F. Gammie Astrophys. J., 508 (1998), p. L99

[55] M.M. Mac Low; R.S. Klessen; A. Burkert; M.D. Smith Phys. Rev. Lett., 80 (1998), p. 2754

[56] F. Heitsch; M. Mac Low; R.S. Klessen Astrophys. J., 547 (2001), p. 280

[57] L. Hartmann Astrophys. J., 121 (2001), p. 1030

[58] F. Palla; S. Randich; E. Flaccomio; R. Pallavicini Astrophys. J., 626 (2005), p. L49

[59] I.A. Bonnell; C.L. Dobbs; T.P. Robitaille; J.E. Pringle Mon. Not. R. Astron. Soc., 365 (2006), p. 37

[60] C.F. von Weizsäcker Astrophys. J., 114 (1951), p. 165

[61] R. Walder; D. Folini Astrophys. Space Sci., 260 (1998), p. 215

[62] R. Walder; D. Folini Astrophys. Space Sci., 274 (2000), p. 343

[63] R.I. Klein; D.T. Woods Astrophys. J., 497 (1998), p. 777

[64] F. Heitsch; A. Burkert; L. Hartmann; A.D. Slyz; J.E. Devriendt Astrophys. J., 633 (2005), p. L113

[65] F. Heitsch, A.D. Slyz, J.E.G. Devriendt, L. Hartmann, A. Burkert, Astrophys. J., 2006, in press

[66] E. Vázquez-Semadeni, D. Ryu, T. Passot, R.F. Gónzalez, A. Gazol, 2005, submitted for publication

[67] E.T. Vishniac Astrophys. J., 428 (1994), p. 186

[68] J.M. Blondin; B.S. Marks New Astronomy, 1 (1996), p. 235

[69] P. Hennebelle; M. Pérault Astron. Astrophys., 351 (1999), p. 309

[70] P. Hennebelle; M. Pérault Astron. Astrophys., 359 (2000), p. 1124

[71] H. Koyama; S. Inutsuka RMxAC, 22 (2004), p. 26

[72] A. Burkert; P. Bodenheimer Mon. Not. R. Astron. Soc., 264 (1993), p. 798

[73] R.S. Klessen; A. Burkert Astrophys. J. S, 128 (2000), p. 287

[74] A. Burkert; L. Hartmann Astrophys. J., 616 (2004), p. 288

[75] E.A. Bergin; L.W. Hartmann; J.C. Raymond; J. Ballesteros-Paredes Astrophys. J., 612 (2004), p. 921

Cité par Sources :

Commentaires - Politique

Ces articles pourraient vous intéresser

Interstellar filaments and star formation

Philippe André

C. R. Géos (2017)

Galactic emissions: seeing through the Galaxy

Martin Giard; Guilaine Lagache

C. R. Phys (2003)

North Polar Spur/Loop I: gigantic outskirt of the Northern Fermi bubble or nearby hot gas cavity blown by supernovae?

Rosine Lallement

C. R. Phys (2022)