Instabilitások szerepe a felhőkeletkezésben

Instabilitás akkor lép fel, ha felbomlik az egyensúly a fűtés és a hűtés, vagy a nyomás és a gravitáció között. Hatásukra sűrű felhőkomplexumok alakulnak ki ritkább környezetben, majd a sűrű felhőkben további energiadisszipáció után csillagok keletkeznek. A csillagközi gázban előforduló instabilitásoknak három típusa van: a termikus, a mágneses vagy Parker-instabilitás, és a gravitációs instabilitás.

• A termikus instabilitás állandó nyomáson hat. A kialakuló sűrű gáz hidegebb a környezeténél. A csillagközi anyag különböző fázisainak határfelületén keletkezhet termikus instabilitás, és ezáltal a fázisok átalakulhatnak egymásba. Ugyancsak termikus instabilitással keletkezhetnek felhők a galaktikus haló forró gázában.
• A Parker-instabilitás elsősorban a galaxisok legnagyobb felhőkomplexumainak kialakulásában játszik szerepet. Az instabilitás karakterisztikus mérete a galaktikus gázréteg skálamagassága, kifejlődésének időskálája a skálamagassághoz tartozó szabadesési idő, $\sim 2 \times 10^7$év.
• Ha egy felhő sűrűsége 1,5-2-szer nagyobbra nő, mint a környezeté, a saját gravitáció kormányozza további fejlődését. A gravitációs instabilitás karakterisztikus mérete a Jeans-hossz, $\sim (G\rho)^{-1/2})$. Ez az instabilitás hozza létre egyrészt a legnagyobb megfigyelhető felhőkomplexumokat - kis $\rho$ sűrűségű anyagban - másrészt a felhők csomós, hierarchikus felépítését. Mivel a felhők saját gravitációja mindig hat a csillagközi anyagban, a gravitációs instabilitás szerephez jut a többi felhőképző folyamat működése során is. A gravitáció megnöveli a felhőütközések hatáskeresztmetszetét. A lökésfrontok mögött összenyomott felhőrétegekben a gravitációs instabilitás hatására sűrű csomók és csillagok keletkeznek.

A csillagközi anyag a Galaxisban a csillagokkal kölcsönhatva fejlődik. A leghidegebb felhőkben csillagok keletkeznek. Ennek a folyamatnak a hatékonysága a felhő sűrűségétől függ. A csillagok fűtik a csillagközi anyagot. A fűtés hatékonysága a felhő portartalmától függ, mivel a por árnyékolja le a csillagközi sugárzási teret. A portartalom a felhő oszlopsűrűségével és a felhő fémtartalmával arányos.

A csillagközi felhőknek alapvetően négy típusa van: vannak atomos és diffúz felhők, atomos és gravitációsan kötött felhők, és a molekuláris felhők ugyancsak lehetnek diffúzak (pl. a magas galaktikus szélességek molekulafelhői) és gravitálók (pl. a sötét felhők). A különböző felhőtípusok átalakulhatnak egymásba. A felhők állapota fémességüktől, nyomásuktól, tömegtükől és a külső sugárzási tértől függ.