Masseadskillelse (astronomi)

Dynamisk masseadskillelse er den proces, hvorved de tungere komponenter i et gravitationsbundet system, såsom en stjernehob eller en galaksehob , akkumuleres i det centrale område af systemet, mens de lettere bevæger sig væk fra midten.

Udligningsfordelingen af kinetisk energi

I processen med tæt tilnærmelse af to medlemmer af klyngen omfordeles energien og momentum. Under en sådan tilgang tager den kinetiske energi af begge komponenter som regel lige værdier - der opstår en udligningsfordeling af energi, svarende til den, der fører til den samme forventede værdi af molekylernes kinetiske energi ved en given temperatur.

Da kinetisk energi er proportional med produktet af masse gange kvadratet af hastighed, indebærer equipartition, at de mindre massive objekter i klyngen vil bevæge sig hurtigere. Mere massive objekter bevæger sig gradvist til lavere baner (baner tæt på midten af klyngen), og lette objekter bevæger sig til høje baner.

Den tid, hvor de kinetiske energier af klyngemedlemmerne bliver omtrent lige store, kaldes klyngeafspændingstiden . Tidsskalaen for afslapning af systemet under antagelsen om energiudveksling under parvise møder kan tilnærmelsesvis udtrykkes som

t_{\mathrm {relax} }={\frac {N}{8\ln N}}\ gange t_{\mathrm {cross} }\ ,

hvor er antallet af objekter i klyngen, er den typiske tid, det tager et objekt at krydse klyngen. For en kuglehob med en radius på 10 pc , bestående af 100 tusind stjerner, vil afslapningstiden være omkring 100 millioner år. Mere massive stjerner vil fuldføre segregationsstadiet (flytte til det centrale område) hurtigere, end omfordelingen af lette stjerner vil finde sted. Forholdet mellem tidsskalaer for stjerner med forskellig masse kan illustreres ved eksemplet med en forenklet klyngemodel udviklet af L. Spitzer , der kun indeholder stjerner med to typer masse ( og ). Mere massive stjerner (med masse ) vil fuldføre adskillelsen med tiden $N$ $t_{\mathrm {cross} }$ $m_1$ $m_2$ $m_1$

t_{\mathrm {m_{1}} }={\frac {m_{2}}{m_{1}}}\ gange t_{\mathrm {slapp af} }\ .

Da man studerede kuglehoben 47 Tucanae med Hubble-teleskopet , blev der opdaget en adskillelse af hvide dværge . [en]

Indledende masseadskillelse

Den indledende masseadskillelse repræsenterer en uhomogen massefordeling under klyngedannelsesstadiet. Konklusioner om tilstedeværelsen af indledende adskillelse af masser er baseret på en sammenligning af tidspunktet for virialisering og klyngens alder. En række dynamiske mekanismer, der accelererer virialisering i sammenligning med par-interaktioner mellem objekter, studeres også [3] I stjernedannende områder er stjerner af spektral type O ofte placeret i det centrale område af en ung hob.

Fordampning

Efter afslapning kan hastigheden af nogle lette genstande overstige flugthastigheden for den givne klynge, som et resultat af hvilken sådanne genstande overvinder klyngens tiltrækning og bevæger sig væk fra den. Dette fænomen kaldes fordampning. Et lignende fænomen forklarer tabet af lysgas ved planeternes atmosfære: Efter energiudligningen kan molekylerne af den letteste gas, der er placeret i de øverste lag af atmosfæren, få tilstrækkelig hastighed til at overvinde planetens tiltrækning.

Mange åbne klynger forsvinder gradvist under fordampning. Kuglehobe, der er tættere bundet gravitationelt, er mindre tilbøjelige til en sådan spredning.

Se også

Noter

↑ Hubble fanger Stellar Exodus in Action , Space Daily (18. maj 2015). Arkiveret fra originalen den 18. august 2016. Hentet 23. oktober 2016.
↑ Kuhn, M. A. et al. En Chandra-observation af det obscurerede stjernedannende kompleks W40 // The Astrophysical Journal : tidsskrift. - IOP Publishing , 2010. - Vol. 725 , nr. 2 . - P. 2485-2506 . - doi : 10.1088/0004-637X/725/2/2485 . - . - arXiv : 1010.5434 .
↑ McMillan, S.L. et al. A Dynamical Origin for Early Mass Segregation in Young Star Clusters (engelsk) // The Astrophysical Journal : journal. - IOP Publishing , 2007. - Vol. 655 , nr. 1 . -P.L45 - L49 . - doi : 10.1086/511763 . - . - arXiv : astro-ph/0609515 .

Kilder

Ian A. Bonnell, Melvyn B. Davies. Masseadskillelse i unge stjernehobe (engelsk) // Monthly Notices of the Royal Astronomical Society . - Oxford University Press , 1998. - Vol. 295 , nr. 3 . - S. 691-698 . - doi : 10.1046/j.1365-8711.1998.01372.x . - .

Merritt, David Dynamik og udvikling af galaktiske kerner (engelsk) . — Princeton University Press , 2013. — ISBN 978-0-691-12101-7 .

Spitzer, Lyman S. (Jr.). Dynamisk udvikling af kugleklynger . - Princeton University Press , 1987. - ISBN 0-691-08309-6 .

White, SDM Masseadskillelse og manglende masse i Coma-klyngen // Monthly Notices of the Royal Astronomical Society : journal . - Oxford University Press , 1977. - April ( vol. 179 ). - S. 33-41 . - doi : 10.1093/mnras/179.2.33 . - .