ทำไมสื่อระหว่างดวงดาวถึงไม่ถูกดึงเข้าหาวัตถุขนาดใหญ่ที่อยู่ใกล้ที่สุด

ISM ต่อต้านแรงโน้มถ่วงได้อย่างไร นั่นเป็นแรงกระทำเพียงอย่างเดียวและอนุภาคอื่น ๆ ทั้งหมดดูเหมือนจะรวมตัวกันเพื่อก่อตัวดาวฤกษ์ อะไรทำให้ ISM พิเศษในหมู่อนุภาคอื่น ๆ

interstellar-medium interstellar

— แม็กซ์
แหล่งที่มา

คุณคิดว่าเหตุใด ISM จึงต่อต้านแรงดึงดูด?

— วอลเตอร์

คำตอบ:

มันไม่เป็นความจริงที่ว่าอนุภาคในตัวกลางระหว่างดวงดาว (ISM) นั้นถูกกระทำโดยแรงโน้มถ่วงเท่านั้น ตัวอย่างเช่น

ในหลายกรณีส่วนสำคัญของ ISM จะถูกทำให้เป็นไอออนซึ่งในกรณีนี้มันจะมีปฏิสัมพันธ์กับสนามแม่เหล็กซึ่งแทรกซึมก๊าซและในบางกรณีอาจมีความแข็งแรง
ในบริเวณใกล้เคียงกับดาวฤกษ์มวลมากและด้วยเหตุนี้ความดันจากรังสีอาจมีแรงอย่างมากต่อ ISM พวกเขายังปล่อยรังสีคอสมิกจำนวนมาก (เช่นอนุภาคสัมพันธ์) ที่ถ่ายโอนโมเมนตัมไปยังก๊าซรอบข้าง
การระเบิดของซุปเปอร์โนวาสร้างฟองร้อนที่ขยายและกวาดผ่าน ISM ทำให้เกิดคลื่นกระแทกและการไหลออกของกาแลคซี

อย่างไรก็ตามในกรณีส่วนใหญ่สิ่งที่อาจป้องกันไม่ให้เมฆก๊าซยุบตัวลงคืออุณหภูมิของมัน แม้จะมีกระบวนการข้างต้นทั้งหมดและแม้ว่าแรงโน้มถ่วงจะเป็นจุดอ่อนที่สุด แต่บางครั้งเมฆก๊าซก็ยุบตัวเพื่อก่อตัวดาวฤกษ์ เกณฑ์สำหรับการทำเช่นนี้คือก๊าซมีความหนาแน่นเพียงพอและความดันภายใน (หรือพลังงานความร้อน) ของมันอ่อนแอพอ สิ่งนี้อธิบายโดยกางเกงยีนส์ที่ไร้เสถียรภาพซึ่งกำหนดเกณฑ์สำหรับเมฆก๊าซที่จะยุบผ่านแรงดันเท่ากันหรือพลังงานความร้อนสู่แรงโน้มถ่วง วิธีหนึ่งในการแสดงนี้คือมวลของยีนส์ ( ยีนส์ 1902 ) ซึ่งเป็นมวลวิกฤตของก้อนเมฆซึ่งพลังงานความร้อนมีความสมดุลอย่างแน่นอนโดยกองแรงโน้มถ่วง: $M_J$

M_{J} = ρ {(\frac{π k_{B} T}{4 μ m_{u} G ρ})}^{3 / 2} \propto \frac{T^{3 / 2}}{ρ^{1 / 2}} .

$M_J = \rho \left( \frac{\pi k_B T}{4 \mu m_\mathrm{u} G \rho} \right)^{3/2} \\ \propto \frac{T^{3/2}}{\rho^{1/2}}.$ ที่นี่

k_{B}

$k_B$ ,

G

$G$ และ

m_{u}

$m_u$ คือค่าคงที่ของ Boltzmannn ค่าคงตัวความโน้มถ่วงและหน่วยมวลอะตอมในขณะที่

T

$T$ ,

μ

$\mu$ , และ

ρ

$\rho$ คืออุณหภูมิมวลโมเลกุลเฉลี่ยและความหนาแน่นของก๊าซ

ในบรรทัดที่สองของสมการมันจะย้ำว่า $M_J$ เพิ่มขึ้นกับอุณหภูมิและเดอรอยย่นที่มีความหนาแน่น กล่าวอีกนัยหนึ่งถ้าก๊าซร้อนเกินไปหรือเจือจางเกินไปมวลรวมที่ต้องการยุบจะต้องสูงขึ้น

โดยทั่วไปก๊าซจะไม่ยุบตัวเป็นดาวหากอุณหภูมิสูงกว่า $10^4\,\mathrm{K}$ . หากอุณหภูมิสูงขึ้นอนุภาคก็จะเคลื่อนที่เร็วเกินไป เนื่องจากกระบวนการต่าง ๆ อาจทำให้ ISM ร้อนได้หลายล้านองศาอย่างง่ายดายก๊าซจึงต้องเย็นลงก่อนที่มันจะยุบตัว วิธีการทำเช่นนี้คือโดยการแผ่รังสีความเย็น: อะตอมที่เคลื่อนที่เร็วจะชนกัน (ไม่ว่าจะด้วยกันหรือบ่อยกว่ากับอิเล็กตรอน) พลังงานจลน์บางส่วนของอะตอมใช้อิเลกตรอนที่น่าตื่นเต้นไปสู่ระดับที่สูงขึ้น เมื่ออะตอมขาดความตื่นเต้นโฟตอนจะถูกปล่อยออกมาซึ่งสามารถออกจากระบบได้ ผลสุทธิคือพลังงานความร้อนจะถูกลบออกจากก้อนเมฆจนกว่าจะถึงจุดที่เย็นลงพอที่จะยุบ

— pela
แหล่งที่มา

ดังนั้น .... นี่จึงเป็นคำถาม: "อุณหภูมิและความหนาแน่นของ ISM คืออะไร"

— Eric Towers

n

$n$

n T

$nT$

T \sim 10^{4}

$T\sim10^4$

n \sim 0.1

$n\sim0.1$

1

$1$

^{3}

$^3$

T \sim 10^{6}

$T\sim10^6$

n \sim 0.001

$n\sim0.001$

0.01

$0.01$

^{- 3}

$^{-3}$

T \sim 10^{2}

$T\sim10^2$

n \sim 10

$n\sim10$

10^{2}

$10^2$

^{- 3}

$^{-3}$

@EricTowers: มันไม่ได้ขอคำถามที่มันก่อให้เกิดหรือแจ้งให้คำถาม การเริ่มต้นคำถามหรือ petitio principii เป็นความเข้าใจผิดอย่างมีเหตุผลซึ่งผู้เขียนหรือผู้พูดใช้ถ้อยแถลงภายใต้การตรวจสอบว่าเป็นจริง ดูgrammarist.com/rhetoric/begging-the-question-fallacy

— Jim421616

@ Jim421616: " มันเป็นคำแปลของวลีภาษาละติน petitio principii และใช้เพื่อหมายถึงว่ามีคนสรุปบนพื้นฐานของหลักฐานที่ขาดการสนับสนุน" " ในการใช้ภาษาพื้นถิ่นสมัยใหม่ 'เพื่อถามคำถาม' มักจะหมายถึง 'เพื่อถามคำถาม' (ใน 'ข้อความนี้ขอร้องไม่ว่าจะเป็น ... ')" เนื่องจากนี่ไม่ใช่ศตวรรษที่ 16 ฉันไม่ ถูก จำกัด โดยความผิดพลาดในอดีตและการใช้วลี สิ่งที่ฉันขอคือการสนับสนุน

— Eric Towers

ก่อนอื่นให้พิจารณาว่าแรงโน้มถ่วงอ่อนแอ

a_{S} = \frac{G M_{⊙}}{R^{2}} ≃ 3.7 \times 10^{- 13} {นางสาว}^{2}

$a_S=\frac{GM_\odot}{r^2}\simeq3.7\times10^{-13}\text{ m/s}^2$

M_{⊙}

$M_\odot$

$\sim10^{-3}$ $\sim10^6$ $10^4$

ในหมายเหตุสุดท้ายแรงโน้มถ่วงไม่ได้เป็นเพียงแรงกระทำต่อ ISM เท่านั้น ยกตัวอย่างเช่นสนามแม่เหล็กกาแลคซีสามารถมีอิทธิพลต่อการเปลี่ยนแปลงของ ISM ในสถานการณ์ต่าง ๆ รวมถึงการป้องกันหรือเปิดใช้งานการล่มสลายของเมฆโมเลกุล (ดูFerrier (2005) )

— HDE 226868
แหล่งที่มา

ISM ต่อต้านแรงโน้มถ่วงได้อย่างไร

มันไม่ได้ แรงโน้มถ่วงมีสองแหล่งที่แตกต่างกัน: ภายในและภายนอก ภายในหรือตัวเองแรงโน้มถ่วงของ ISM อาจส่งผลให้เกิดความเป็นจริงในการล่มสลายและการก่อตัวดาวที่ตามมาตามที่อธิบายไว้ในคำตอบอื่น

สถานที่ท่องเที่ยวที่แรงโน้มถ่วงภายนอกจากดาวหรือก๊าซใด ๆ เมฆ ISM จะอ่อนแอเกินไปที่จะมีความเกี่ยวข้องและสามารถละเลยที่แสดงให้เห็นในยังคำตอบอื่น

อย่างไรก็ตาม ISM อยู่ภายใต้แรงดึงดูดจากแรงดึงดูดของดวงดาวทุกดวงก๊าซและสสารมืดในกาแลคซีนั่นคือ \ แรงโน้มถ่วงของกาแลคซีเอง ในการตอบสนองต่อแรงดึงนี้ ISM โคจรรอบกาแลคซีบนวงโคจรรอบวงกลมเช่นเดียวกับดาวส่วนใหญ่ (ในกาแลคซีดิสก์เช่นเรา) ดังนั้น ISM จึงไม่พิเศษในแง่นี้

เหตุใด ISM จึงไม่ตกอยู่ในกาแล็กซี่ด้านใน (ซึ่งถูกดึงไป) นี่เป็นเพียงเพราะมันมีโมเมนตัมเชิงมุมมากเกินไป สถานการณ์นั้นเหมือนกับโลกที่ถูกดึงไปยังดวงอาทิตย์ แต่ยังมีวงโคจรรอบเกือบ

ในที่สุดทราบว่าแรงแม่เหล็กและแรงดันรังสีจากดาวใกล้เคียงนั้นอ่อนแอกว่าแรงโน้มถ่วงของกาแล็กซี่และสามารถถูกละเลยได้เมื่อพิจารณาวงโคจรของกาแลกติกของ ISM

— วอลเตอร์
แหล่งที่มา