Segregarea în masă (astronomie)

Segregarea dinamică a masei este procesul prin care componentele mai grele ale unui sistem legat gravitațional, cum ar fi un grup de stele sau un grup de galaxii , se acumulează în regiunea centrală a sistemului, în timp ce cele mai ușoare se îndepărtează de centru.

Echipartiția energiei cinetice

În procesul de apropiere a doi membri ai clusterului, energia și impulsul sunt redistribuite. De regulă, în timpul unei astfel de abordări, energia cinetică a ambelor componente ia valori egale - are loc o echipartiție a energiei, similară cu cea care duce la aceeași valoare așteptată a energiei cinetice a moleculelor la o anumită temperatură.

Deoarece energia cinetică este proporțională cu produsul dintre masă și pătratul vitezei, echipartiția implică faptul că obiectele mai puțin masive din cluster se vor mișca mai repede. Obiectele mai masive se deplasează treptat pe orbite inferioare (orbite aproape de centrul clusterului), iar obiectele ușoare se deplasează pe orbite înalte.

Timpul în care energiile cinetice ale membrilor grupului devin aproximativ egale se numește timp de relaxare a grupului . Scala de timp de relaxare a sistemului în ipoteza schimbului de energie în timpul întâlnirilor în perechi poate fi aproximativ exprimată ca

t_{\mathrm {relaxați} }={\frac {N}{8\ln N}}\times t_{\mathrm {cruce} }\ ,

unde este numărul de obiecte din cluster, este timpul tipic necesar unui obiect pentru a traversa clusterul. Pentru un cluster globular cu o rază de 10 pc , format din 100 de mii de stele, timpul de relaxare va fi de aproximativ 100 de milioane de ani. Stele mai masive vor finaliza etapa de segregare (se vor muta în regiunea centrală) mai repede decât va avea loc redistribuirea stelelor luminoase. Raportul scărilor de timp pentru stele de mase diferite poate fi ilustrat prin exemplul unui model de cluster simplificat dezvoltat de L. Spitzer , care conține doar stele de două tipuri de masă ( și ). Stele mai masive (avand masa ) vor completa segregarea in timp $N$ $t_{\mathrm {cruce} }$ $m_1$ $m_2$ $m_1$

t_{\mathrm {m_{1}} }={\frac {m_{2}}{m_{1}}}\times t_{\mathrm {relaxați} }\ .

La studierea clusterului globular 47 Tucanae cu telescopul Hubble , a fost descoperită o segregare de pitice albe . [unu]

Segregarea inițială în masă

Segregarea inițială a masei reprezintă o distribuție neomogenă a masei în timpul etapei de formare a clusterului. Concluziile despre prezența segregării inițiale a maselor se bazează pe o comparație între timpul de virializare și vârsta clusterului. De asemenea, sunt studiate o serie de mecanisme dinamice care accelerează virializarea în comparație cu interacțiunile de perechi ale obiectelor [3] În regiunile de formare a stelelor, stelele de tip spectral O sunt adesea localizate în regiunea centrală a unui grup tânăr.

Evaporare

După relaxare, viteza unor obiecte ușoare poate depăși viteza de evacuare a clusterului dat, drept urmare astfel de obiecte depășesc atracția clusterului și se îndepărtează de acesta. Acest fenomen se numește evaporare. Un fenomen similar explică pierderea gazului ușor de către atmosfera planetelor: după egalizarea energiei, moleculele celui mai ușor gaz, situate în straturile superioare ale atmosferei, pot câștiga viteză suficientă pentru a depăși atracția planetei.

Multe grupuri deschise se disipează treptat în timpul evaporării. Grupurile globulare, fiind legate mai strâns gravitațional, sunt mai puțin predispuse la o astfel de disipare.

Vezi și

Note

↑ Hubble Catches Stellar Exodus in Action , Space Daily (18 mai 2015). Arhivat din original pe 18 august 2016. Preluat la 23 octombrie 2016.
↑ Kuhn, M. A. și colab. O observație Chandra a complexului obscur de formare a stelelor W40 // The Astrophysical Journal : journal. - Editura IOP , 2010. - Vol. 725 , nr. 2 . - P. 2485-2506 . - doi : 10.1088/0004-637X/725/2/2485 . - Cod biblic . - arXiv : 1010.5434 .
↑ McMillan, S. L. și colab. A Dynamical Origin for Early Mass Segregation in Young Star Clusters (engleză) // The Astrophysical Journal : jurnal. - Editura IOP , 2007. - Vol. 655 , nr. 1 . -P.L45 - L49 . - doi : 10.1086/511763 . - . - arXiv : astro-ph/0609515 .

Surse

Ian A. Bonnell, Melvyn B. Davies. Segregarea în masă în grupuri stelare tinere (engleză) // Anunțuri lunare ale Societății Regale de Astronomie . - Oxford University Press , 1998. - Vol. 295 , nr. 3 . - P. 691-698 . - doi : 10.1046/j.1365-8711.1998.01372.x . - Cod .

Merritt, David Dinamica și evoluția nucleelor galactice (engleză) . — Princeton University Press , 2013. — ISBN 978-0-691-12101-7 .

Spitzer, Lyman S. (Jr.). Evoluția dinamică a clusterelor globulare . - Princeton University Press , 1987. - ISBN 0-691-08309-6 .

White, SDM Mass segregation and missing mass in the Coma cluster // Anunțuri lunare ale Societății Regale Astronomice : jurnal . - Oxford University Press , 1977. - Aprilie ( vol. 179 ). - P. 33-41 . - doi : 10.1093/mnras/179.2.33 . - Cod biblic .