กลไกใดทำให้เกิดการสั่นของวงโคจรของระบบสุริยะเกี่ยวกับระนาบกาแลคซี

ในกระดาษล่าสุด ( ข่าวประชาสัมพันธ์ที่นี่ ) Lisa Randall และ Matthew Reece เสนอว่าดิสก์สสารมืดตรงกับระนาบกาแลคซีพร้อมกับการสั่นของระบบสุริยจักรวาลผ่านระนาบกาแลคซีสามารถอธิบายระยะเวลา 35 ล้านปีในการสูญพันธุ์ครั้งใหญ่ พวกเขาเสนอว่าระบบสุริยจักรวาลผ่านดิสก์สสารมืดนี้ในระนาบกาแลคซีทุก ๆ 35 ล้านปีรบกวนร่างกายในเมฆออร์ตและทำให้บางส่วนของมันชนกับโลก รูปภาพของรอบที่เสนอจากข่าวประชาสัมพันธ์อยู่ด้านล่าง

คำถามของฉันคือกลไกอะไรที่ทำให้เกิดการสั่น 35 ล้านปีเกี่ยวกับระนาบกาแลคซี มีดวงอาทิตย์อยู่ข้างกายหรือไม่? เรากำลังโคจรรอบหนึ่งในแขนของกาแลคซีของเราหรือไม่? นี่เป็นปรากฏการณ์ที่รู้จักกันดีหรือว่าพวกเขากำลังเสนอความผันผวน 35 ล้านปีรวมถึงดิสก์สสารมืด?

สาเหตุของการแกว่งตั้งฉากกับระนาบกาแลคซีคือแรงโน้มถ่วงของการกระจายมวลที่ไม่เป็นทรงกลม (จำเป็นสำหรับระนาบเคปเลอร์รี ) ในทางช้างเผือก แบบง่ายมีระนาบกาแลคซีหนาแน่น ความหนาแน่นยังไม่ทราบแน่ชัด ดังนั้นจึงมีความไม่แน่นอน (ไม่กี่ล้านปี) เกี่ยวกับระยะเวลาการแกว่งที่แม่นยำ รายละเอียดดูบทความนี้หัวข้อย่อย 3.3

ความคิดเกี่ยวกับความสัมพันธ์ของการสูญพันธุ์ครั้งใหญ่กับการแกว่งนี้ไม่ใช่เรื่องใหม่มันมีต้นกำเนิดมาตั้งแต่ปี 1970 หรือก่อนหน้านี้

ระบบสุริยะรอบนอกน่าจะไม่มีดาวเคราะห์ก๊าซยักษ์ขนาดใหญ่หรือดาวฤกษ์สหายขนาดเล็กดูการแถลงข่าวนี้

เราอาจจะไม่โคจรรอบแขนกังหัน

ดิสก์สสารมืดเป็นสมมติฐานความคิดในการตรวจสอบ โดยปกติจะมีเพียงส่วนเล็ก ๆ ของสมมติฐานประเภทนี้เท่านั้นที่สามารถยืนยันได้ในภายหลังโดยส่วนใหญ่จะถูกตัดออกหลังจากเวลาผ่านไปบางส่วนยังคงไม่สามารถแก้ไขได้

ฉันเพิ่งโพสต์คำตอบสำหรับเรื่องนี้ใน Physics SE เมื่อเร็ว ๆ นี้ แต่เพิ่งจะมีการสอบถามเกี่ยวกับเรื่องนี้จากคำตอบทางดาราศาสตร์ SEอื่นดังนั้นฉันจึงเพิ่มที่นี่เพื่อความสมบูรณ์

คุณสามารถประมาณระนาบของกาแลคซีในฐานะดิสก์ที่ประกอบด้วยดาวและก๊าซด้วยความหนาแน่นซึ่งจะลดลงด้วยระยะทางที่แน่นอนจากเครื่องบิน| z $\rho(|z|)$$|z|$

ถ้าสมมติว่าดวงอาทิตย์อยู่ใกล้พอที่จะและความแปรปรวนของรัศมีในมีน้อยมากพอที่จะรักษาดิสก์ในระนาบที่ไม่มีที่สิ้นสุด (นี่ไม่เลวความกว้างของการเคลื่อนที่ของดวงอาทิตย์มีเพียงประมาณ 10% ของ ความยาวขนาดรัศมีของความหนาแน่นของดิสก์) แล้วคุณสามารถสร้างรูปทรงกระบอกเล็ก ๆ น้อย ๆ ผ่านเครื่องบินกับใบหน้าที่ ที่และใช้กฎของเกาส์สำหรับแรงโน้มถ่วงในการประมาณอัตราเร่งแรงโน้มถ่วงที่ความสูงZ ρ z = 0 g = 0 z g ( z ) ≃ - 4 π G ∫ z 0 ρ ( z ) d $z=0$$\rho$$z=0$$g=0$$z$

นี่คือการย่อยสลายวงโคจรของดวงอาทิตย์อย่างมีประสิทธิภาพเป็นวงโคจรแนวรัศมี / แทนเจนต์บวกกับการเคลื่อนที่ในแนวดิ่งซึ่งฉันปฏิบัติต่อที่นี่

ตอนนี้ใกล้เคียงกับฟังก์ชั่นการสลายตัวแบบเอกซ์โปเนนเชียลโดยมีความสูงของสเกล 200-300 พีซี ถ้าเรามีความใกล้ชิดกับไปกว่านั้นแล้วความหนาแน่นคือประมาณคงที่\เมื่อนำสิ่งนี้เข้าสู่สมการข้างต้นเราจะเห็นว่า แต่นี้เป็นการเคลื่อนไหวฮาร์โมนิง่ายๆเพียงกับความถี่เชิงมุมrho_0}Z = 0 ρ 0กรัม( Z ) = - 4 π G ρ 0 Z $\rho(z)$$z=0$$\rho_0$

ความหนาแน่นของดิสก์ที่อยู่ใกล้ดวงอาทิตย์นั้นมีค่าประมาณ 0.076 เท่าของมวลดวงอาทิตย์ต่อลูกบาศก์พาร์เซก ( Creze et al. 1998 ) เมื่อใช้ค่านี้เราจะได้ประมาณระยะเวลาการแกว่งขึ้นลงของดิสก์ดิสก์ประมาณ 95 ล้านปีโดยประมาณ นี่ค่อนข้างใกล้เคียงกับมูลค่าที่ยอมรับได้ถึง 70 ล้านปีเมื่อพิจารณาจากการประมาณที่ทำขึ้น

ในบริบทของคำถามที่คุณถามฉันควรเพิ่มว่าความหนาแน่นของมวลที่ฉันอ้างถึงข้างต้นนั้นได้มาจากตำแหน่งและการเคลื่อนที่ของดาวในย่านสุริยจักรวาล เมื่อกระดาษที่ฉันอ้างถึงกล่าวถึงคุณค่าที่พวกเขาได้รับนั้นใกล้เคียงกับค่าที่ได้จากการนับดาวและเพิ่มการมีส่วนร่วมของก๊าซและฝุ่น มีหลักฐานเล็กน้อยเกี่ยวกับสสารมืดในดิสก์จากการวัดเหล่านี้

ผลลัพธ์นี้สอดคล้องกับแนวคิดของการกระจายสสารมืดที่เป็น 10 เท่าของมวลที่มองเห็นได้ แต่มีความสมมาตรเป็นทรงกลมและเป็นสาเหตุของเส้นโค้งการหมุนทางช้างเผือก สสารมืดนี้ไม่มากอยู่ในดิสก์

ในที่สุดภาพไม่ถูกต้อง ดวงอาทิตย์เสร็จสิ้นการสั่นในแนวดิ่งเพียงประมาณ 3 วงเท่านั้นสำหรับทุก ๆ วงโคจรรอบใจกลางกาแล็กซี่

แรงดึงดูด โดยเฉพาะความโน้มถ่วงของมวลดวงดาวในดิสก์

เมื่อเราเลื่อนขึ้นเหนือดิสก์เราจะชะลอตัวลง แอมพลิจูดของการเคลื่อนที่ในแนวดิ่งนั้นอยู่ที่ประมาณ 70Pc หรือประมาณ 110LY ขึ้นไป, 110LY ลงและย้อนกลับไปอีกครั้งในระยะเวลา 66 ล้านปี

นอกจากนี้เราย้ายจาก perigalacticon (8,130PC, 26,100LY) ไปเป็น apogalacticon (ประมาณ 9,040Pc 29,500LY) และย้อนกลับไปเป็นระยะเวลาประมาณ 170 ล้านปี

สิ่งนี้เกิดขึ้นเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงของมวลที่มีอยู่ภายในรัศมีการโคจรที่แตกต่างกัน ตำแหน่งแนวตั้งในปัจจุบันคือ 17LY เหนือระนาบกลางและข้ามครั้งสุดท้ายเมื่อประมาณ 3 ล้านปีก่อน

เราอยู่ห่างจากศูนย์กลางประมาณ 26,540LY และจะไปถึง perigalacticon ในเวลาประมาณ 15 ล้านปี

ความเร็วปัจจุบันของโซลคือ 255.2 ± 5.1 km / s ด้วยความเคารพต่อมาตรฐานส่วนที่เหลือในท้องถิ่น (ความเร็วเฉลี่ยของดาวในละแวก) ความเร็วของเรามี 3 เวกเตอร์ ด้านใน 7.01 ± 0.20 km / s, ขึ้น 4.95 ± 0.09km / s, และหมุนขึ้น (ตามเข็มนาฬิการอบจุดศูนย์กลาง) 10.13 ± 0.12km / s

หมายเหตุ: ข้อมูลของฉันมาจากแหล่งข้อมูลที่หลากหลายและอาจไม่แม่นยำอย่างสมบูรณ์

นอกจากนี้ทิศทางทั่วไปของความเร็วของโซลไม่ได้มีต่อเวก้า ด้วยตำแหน่งของ Sgr A * RA Right ascension 17h 45m 40.0409s และการลดลง −29 ° 0 ′28.118″ การเคลื่อนที่ 90 องศารอบแผ่นดิสก์หรือ 6 ชั่วโมงเหนือตำแหน่ง Sgr A * ประมาณ 23h 45m RA ในระนาบ ของกาแลคซีลดลงประมาณ 55 ° อยู่ทางตะวันออกของ RA ประมาณ 25 ม. และ 4 °ทางใต้ของ Caph (β Cassiopeia)

ความผันผวนนี้เล็กน้อยมาก แอมพลิจูดของออสซิลเลชันในกาแลคซีคือ 105 ปีแสงที่แม็กซ์ ในขณะที่ดวงอาทิตย์สร้างความผันผวนเกือบ 3 ครั้งในการหมุนกาแลคซีครั้งเดียวในระยะเวลา 240 ล้าน LY ซึ่งหมายความว่าในการเดินทาง 40 MLY บนระนาบกาแลคซีดวงอาทิตย์ถึงความกว้างสูงสุด ดังนั้นถ้าคุณคำนวณมุมที่เส้นทางไซน์ทำกับระนาบกาแล็กซี่มันจะมาที่ Tan Inverse (105LY / 40MLY) = 0.016 องศา ไม่มีอะไร !!

ตกลงมันมีเหตุผลหลายอย่างที่แรงดึงดูดของแผ่นดิสก์ของทางช้างเผือกกำลังดึงดาวขึ้นและลงเมื่อพวกเขาไปรอบวงโคจรกาแลคซีของพวกมัน แต่สิ่งนี้จะไม่อธิบายว่าทำไมการสังเกตดาวฤกษ์ที่อยู่ใกล้ที่สุดในระยะ 3 มิติเมื่อใช้กล้องโทรทรรศน์ขนาดใหญ่ของ ESO และสเปคโตรมิเตอร์ IMACS ที่หอสังเกตการณ์ Las Campanas แสดงให้เห็นโครงสร้างคลื่นที่แน่นอนในการเคลื่อนที่ของดาว เครื่องบิน. กล่าวอีกนัยหนึ่งดาวส่วนใหญ่ในแผ่นดิสก์กำลังติดตามกันและกันในห่วงโซ่หรือรถไฟราวกับว่าพวกมันกำลังหมุนขึ้นและลงในปัจจุบัน ซึ่งหมายความว่าพวกเขากำลังสั่นอยู่อย่างแน่นอนที่สุดในปัจจุบัน และสิ่งนี้ถูกทำนายไว้ในปี 1978!

ดวงอาทิตย์ของเราสร้างสนามแม่เหล็กที่ทอดยาวออกไปตามแนวเส้นศูนย์สูตรในเฮลิโอสเฟียร์ สนามนี้แผ่ขยายไปทั่วระบบสุริยะซึ่งเรียกว่า "สนามแม่เหล็กของดาวเคราะห์" ในปี 1965 จอห์นเอ็มวิลค็อกซ์และนอร์แมนเอฟเนสส์ตีพิมพ์ผลการค้นพบของพวกเขาใน“ Heliospheric Current Sheet” ซึ่งแสดงให้เห็นว่าสนามแม่เหล็กหมุนของดวงอาทิตย์สร้างคลื่นในพลาสมา

คลื่นเหล่านี้ก่อตัวเป็น“ Parker Spiral” และถูกอธิบายในแง่ของกระแสไฟฟ้า แต่ก็เป็นคลื่นเชิงกลที่ทำให้ดาวเคราะห์ตัวเองสั่นขึ้นและลงเมื่อพวกมันโคจรรอบดวงอาทิตย์ ในปี 1978 Hannes Alfven และ Per Carlqvist แนะนำว่ามี "Galactic Current Sheet" ที่คล้ายคลึงกันซึ่งมีกระแสไฟฟ้า 10 ^ 17 ถึง 10 ^ 19 แอมแปร์ผ่านระนาบสมมาตรของกาแลคซี

ตกลง? นั่นเป็นการแก้ปริศนาของการสั่นของดาวทางช้างเผือก แต่ปัญหาคือที่นี่ (อะแฮ่มแก้ไอ) ระบบสุริยะของเราไม่ใช่ส่วนหนึ่งของทางช้างเผือก ในปี 1994 มีการค้นพบว่าจริง ๆ แล้วเราเป็นส่วนหนึ่งของ Sagittarius Dwarf Elliptical Galaxy หรือ Sag-DEG ในระยะสั้นซึ่งอยู่ใน 500 ล้านปี POLAR ORBIT รอบทางช้างเผือก

คุณเคยสงสัยไหมว่าทำไมพวกเขาถึงบอกว่า Solar Apex ของเราอยู่ใกล้เวก้า แต่เวก้าเองก็ขยับเข้าหาเราเกือบสองเท่าเร็วเท่าที่เราจะขยับไปหามัน ??? ในช่วงปลายทศวรรษที่ 80 มีการค้นพบว่าดาวเกือบทั้งหมดที่โคจรรอบทางช้างเผือกดูเหมือนจะ "ตก" ในตำแหน่งของเรา ซึ่งอาจหมายถึงว่าระบบสุริยะของเรากำลังเคลื่อนที่ขึ้นไปจากทางช้างเผือก ขออภัยที่จะบอกพวกคุณ แต่ถึงแม้ว่าดาวของทางช้างเผือกจะแกว่งขึ้นและลงระหว่างวงโคจร 250 ล้านปีพวกเราก็ไม่ได้เป็นส่วนหนึ่งของการเต้นรำนั้น เส้นทางของเราจะพาเราขึ้นเหนือ Galaxy ด้วยมุมมองที่น่าตื่นเต้นที่ apogalacticon จากนั้นกลับลงมาอีกครั้ง