Žvaigždės pabėgėlės – nuo Galaktikos centro iki pakraščių

Kaip visada - lengvai skaitomas, idomiai parasytas ir informatyvus straipsnis supazindinantis siu dauguma niuansu, pliusu bei spragu. Keep it going!

Beskaitant straipsnį kilo porą klausimų: 1. Dėl kosmoso kūnų judėjimo. Žemė irgi juda, pvz., aplink Saulę. Tačiau ištrukus iš Žemės orbitos juk tas judėjimas praktiškai nepastebimas. Ar tai reiškia, kad ir greta kosminio kūno esanti erdvė juda? Ty kuo toliau nuo tokio kūno, tuo ji labiau juda ir tada kūno judėjimas matomesnis? Noriu paklausti, kokiame turėtume būti atskaitos taške, kad tą judėjimą realiai matytume. PS suprantu, kad didžiulės įtakos turi atstumas. 2.Straipsnyje buvo užsiminta apie galaktikos gravitaciją. Suprantama, gravitaciją turi ir, pvz., Saulės sistema. Įdomu, ar šios gravitacijos yra didesnės už, pvz., Žemės gravitaciją? Ty rašo, kad, pvz., 200kmh greitis yra per mažas žvaigždei įveikti galaktikos gravitaciją. Taigi mūsiškės raketos, kylančios į kosmosą, irgi niekaip negalėtų ištrūkti net iš Saulės orbitos?

Kiekvienas masę turintis kūnas kuria ir gravitacinį lauką. Kuo kūnas masyvesnis, tuo gravitacinis laukas stipresnis. Taigi Galaktikos gravitacinis laukas yra daugybę kartų didesnis, nei Saulės. Pavyzdžiui, Žemė yra stipriau "pririšta" (kalbant apie gravitacinio ryšio energiją) prie Andromedos galaktikos, nei prie Saulės. Greitis, reikalingas pabėgti iš Galaktikos, yra matuojamas šimtais kilometrų per sekundę, ne per valandą. Mūsiškės raketos, varomos cheminiu kuru, tokių greičių, jei neklystu, tikrai negalėtų pasiekti. Kitokie varikliai - branduolinės sintezės ar dalijimosi, saulės burės ar dar kokie kitokie - teoriškai galėtų pasiekti reikalingą greitį. Beje, norint ištrūkti iš Saulės gravitacijos lauko, esant Žemės orbitoje, reikia įgyti ~42 km/s greitį, arba 13 km/s didesnį, nei pačios Žemės greitis orbitoje apie Saulę.

Gal ir klystu, bet escape velocity reikalingas tik kunams kurie neturi propulsion. Tarkim hipotetine raketa, su antimaterijos varikliais, galetu pabegti is zemes gravitacinio lauko net skrendant 100km/ha greiciu(nors zemes escape velocity yra 11.2km/s), kaip ir kosminis laivas is saules sistemos ir galaktikos. As manau jog jis turejo omeny tai kad pakile ir istruke is zemes jin vistiek atrodo kad juda letai nors zeme ir skrieja 30km/s greiciu aplink saule. Taciau jis neiskaiciavo fakto, kad mes tarkim pakile is zemes, taipogi judam 30km/s greiciu relative to the sun, o ne sustojam judeje. Tarkim jaigu mes stovetume vienoje vietoje relative to the sun ir nejudetume, tai zeme pro mus praskrietu ganetinai greit.

http://en.wikipedia.org/wiki/Voyager_1 O kaip Voyager 1 sugebėjo palikti Saulės sistemą skriedamas vos ~17km/s greičiu? Be to, juk kuo toliau nuo objekto, tuo gravitacija mažesė, taigi Saulės sistemos pakraštyje kaip tik turtų būti paprasčiau palikti ją. Taigi ir galaktiką neturėtų būti sudėtinga palikti, nes kuo toliau nuo jos centro, tuo gravitacija turėtų būti mažesnė (pagal mano suvokimą, net mažesne už Saulės sistemos). Ty kuo arčiau kosminio kūno, tuo gravitacija didesnė, kuo toliau - tuo mažesnė.

Voyager'iai buv ne vieną kartą greitinti, čia "likutinis greitis", o didžioji greičio dalis "buvo panaudota pabėgimui".

Ne, neatstumai per dideli, o kosmose issokes is zemes tu nesustotum ir judetum aplink saule tokiu pat greiciu kaip ir zeme juda. Matai zemeje is masinos issokus tave is karto stabdo oro trintis o veliau trintis su zeme, kosmose to nera, todel tu nesustoji. Kas liecia voyager, jie ne karta buvo pagreitinti pasinaudojant duju milzinu gravitacija.

Taip, jūs teisūs, pabėgimo greitį suteikti reikia tik kūnui, kuris paskui nebus niekaip greitinamas. Tas pabėgimo greitis nusako energiją (v^2/2 yra energijos kiekis vienam kūno kilogramui), reikalingą pabėgti iš gravitacinio lauko. Kaip suteikiama ta energija - visa iškart, po truputį, pliūpsniais - nėra labai svarbu, svarbu, kad jos būtų.

Yra teke pora simuliaciju parasyt, na ne galaktikos dydzio, mazesniu, tai zvaigzdes budavo issviedziamos del kinetines energijos perdavimo. Ties galaktikos centru zvaigzdziu pasiskirtymas arteja link rutulio pasiskirstymo o ne disko, tai galaktikos centras irgi turi turet itakos. Siaip diskiniam pasiskirtimui galioja shell'o teorema taip pat kaip rutulio, bet speciau ties mazais nuokrypiais nuo disko. Esu girdejes siuos duomenis anksciau, siaip man del kampinio greicio idomiausia. Paskaiciavimas kiek tokiu klajuniu-zvaigzdiu yra (apskritai) irgi idomu butu.

O kaip dėl šito mano teiginio? Jei jis teisingas, tai dėl ko tada planetoms reikia to didžiulio greičio, norint palikti galaktiką?

v zemes apie 7 kartus maziau nei v saules aplink centra. tai ir pabegimo greitis skiriasi.

Taip, pabėgimo greitis iš Saulės sistemos mažėja kaip atstumo nuo Saulės kvadratinė šaknis. Kai nutoli nuo Saulės keturis kartus toliau, tau tereikia dvigubai mažesnio greičio, kad pabėgtum iš sistemos. Tačiau Galaktikos sandara yra kitokia - jos gravitacinį potencialą kuria ne vienas centrinis objektas, o pasklidusios žvaigždės, dujos ir tamsioji materija. Taigi ir pabėgimo greitis mažėja ne taip sparčiai. Va todėl ir reikia didelio greičio.

Buvo keletas bandymų, tačiau kol kas skaičiai labai neaiškūs, kinta nuo poros dešimčių iki keleto šimtų. Pridėjus Saulės masės žvaigždes susidarys ir dar žymiai daugiau.

O kokios pradinės sąlygos modeliavimui (žvaigždžių išidėstymas, judėjimo vektoriai)? Random kažkaip nerealistiška būtų, žvaigždės iš dujų formuojasi, kurios jau suformavo kažkokias struktūras tos pačios dinamikos dėka....

Pozicijos, greicio vektoriai ir mases. Tai kazkur supaprastint reikia. Pvz norint paziuret kaip ismeta zvaigzde visai nera svarbu kaip ji susiformavo ar is kokiu elementu ji susideda ar kokias planetas turi. Na tai nebutina random, yra labai grazus grafikelis kaip kinta greitis priklausomai nuo atstumo iki galaktikos centro. Is to galima issivest pozicijas ir greicio vektorius. Zvaigzdziu mases pasiskirstyma manau irgi rast butu galima (msun=1, msun=3 ir t.t.). BH mase irgi zinom. Kaip ir visi reikalingi duomenys yra. Dar jei nori gali ir dujas ivelt ar tamsiaja materija. Kazkur teko matyt Milky way simuliacija, tai idomiai atrodo, rankos banguoja, tarsi soka, ir zvaigzdes rankose laksto kone skersai, taip atrodo jog visos galaktikos mase joms ne motais apart ranku.

Reikia man kada parašyti straipsnį apie skaitmeninį modeliavimą... Tai vadinama masių funkcija, ir ji yra gana gerai žinoma, nes beveik visur vienoda. Tik ypatingomis sąlygomis (pvz. tame pačiame Galaktikos centre) ji yra nestandartinė. Šiaip esminė problema tokiuose modeliuose yra ne pradinių sąlygų parinkimas (nors tą irgi ne bet kaip daryti reikia), bet mastelių įvairovė. Galaktikos skersmuo yra kelios dešimtys kiloparsekų. Hipergreitosios žvaigždės išmetamos dvinarėms žvaigždėms yrant mažiau, nei vieno miliparseko atstumu nuo juodosios skylės. Tai yra septynių eilės dydžių skirtumas; jei paimsime tūrius/mases, skirtumas išauga iki 21-os eilės. Detaliausi šiuolaikiniai modeliai gali sekti geriausiu atveju 10 milijardų (t.y. 10^10) dalelių. Taigi modeliuoti tokį procesą nuo pradžios iki pabaigos yra beviltiška, reikia pasirinkti, kurią dalį modeliuojame. Lygiai ta pačią problemą turime ir modeliuodami galaktikų, o ypač - visos Visatos evoliuciją. Dar neseniai kosmologiniai skaitmeniniai modeliai apie pavienes galaktikas beveik nieko negalėdavo pasakyti, nes "galaktikas" juose sudarydavo vos kelios dešimtys dalelių. Galaktikos modelyje, net jei turime milijardą dalelių (kai kalbame apie dujas, ir toks skaičius yra ypatingai didelis; paprastai modeliuojama <10 milijonų dalelių), vienos dalelės masė siekia apie 1000 Saulės masių (paprastai - 100 tūkstančių). Taigi apie jokias pavienes žvaigždes nekalbame, net ir molekuliniai debesys, iš kurių žvaigždės susiformuoja, yra tik vos vos išskiriami.

Del masteliu problemos, 21 eile nera daug. Duoble tipas palaiko iki 15-16 eiliu tiksluma, quad - 34, big numbers - neribotas (taciau labai letas). Na bet kad vienu ar kitu atveju atsiremiama i tiksluma tai gali but. Na o siaip ar taip visko simuliuot nera butina, jei gerai pamenu apie 100-200 mlrd. zvaigzdziu pauksciu take. Galima ir supaprastint, pvz skaiciuot tik maza dali. Visko tai tikrai nepavyks.

Taip, būtent taip ir daroma - skaičiuojama nedidelė dalis, arba skaičiuojama grubiai, ieškant bendrų dėsningumų, o ne detalių. Paskui įvairių modelių rezultatai kažkaip jungiami į bendrą paveikslą. Bent jau artimiausiu metu tai yra geriausia, ką galime padaryti.