Hat der Superhaufen Abell 1689 einen Drehimpuls?

Ich habe diesen Galaxienhaufen nicht speziell studiert. Ich kann jedoch über Systeme wie Galaxienhaufen sprechen, die eine große Anzahl von Körpern haben, die nahe genug beieinander liegen, um eine nicht zu vernachlässigende Gravitationswirkung aufeinander auszuüben. Für jedes solche n-Körper-System, bei dem n groß ist (ein Sonnensystem, eine Galaxie, ein Galaxienhaufen, ...), kann davon ausgegangen werden, dass 1. es einen Nettodrehimpuls des Systems gibt und 2. Es ist vernünftig anzunehmen, dass dieser Drehimpuls nicht vernachlässigbar ist. Ich behaupte 1 und 2 auf der Grundlage des Folgenden ( sehr allgemeines Modell der Sonnensystem- und Galaxienhaufenbildung).

Solche n-Körper-Systeme entstehen durch den Zusammenbruch einer sehr großen Menge an Gas, Staub und anderen Mineralien. Wenn sie vollständig ausgedehnt sind, sind diese Wolken kalt, und die Geschwindigkeiten jedes gegebenen Moleküls oder Atoms in ihnen sind vergleichsweise langsam. Es ist jedoch sehr unwahrscheinlich, dass der Gesamtdrehimpuls der Gaswolke Null ist, und was noch wichtiger ist, dass er nahe Null ist. Von diesem Punkt aus ist es leicht zu begründen, dass die Gaswolke kollabieren oder sich auf jede Weise verteilen kann, die mit der Erhaltung des Winkels vereinbar ist, solange kein Winkelimpuls auf das System ausgeübt wird und keine Masse hinzugefügt oder aus dem System entfernt wird Impuls, und der Drehimpuls des Systems ändert sich nicht. Daher sollte ein Galaxienhaufen wie Abel 1689 einen nicht zu vernachlässigenden Drehimpuls haben.

Aber ich habe den wichtigsten logischen Schritt in der obigen Argumentation übersprungen. Ich nahm einfach wieder an, dass der Drehimpuls der Gaswolke nicht einmal annähernd Null sein würde, was die Erklärungsebene effektiv um eine Ebene nach oben verschob. Leider ist die beste Antwort auf "Warum haben die Gaswolken einen nicht vernachlässigbaren Drehimpuls?" muss erklärt werden, woher die Gaswolken kamen. Das Ausmaß meines Verständnisses hier ist, dass die Gaswolken, die Galaxienhaufen bildeten, nur während des sehr frühen Universums existierten. Sobald sie zu Galaxien kollabierten, gibt es keinen Prozess, der dazu führen könnte, dass sich ein Galaxienhaufen (oder sogar eine Galaxie) so vollständig zerstreut, dass er eine neue Gaswolke mit sehr geringer Dichte bildet, die wieder kollabieren kann. Daher,

Ich weiß nicht, ob die Gesamtsumme des Drehimpulses im Universum Null oder irgendein endlicher Wert ist. Ich weiß jedoch, dass lokalisierte Bereiche der Materie in einem System mit einem Drehimpuls von Null nicht auch einen Drehimpuls von Null haben müssen, selbst wenn es null ist. Somit könnte das Abell 1689-System eine solche lokale Region mit einem Drehimpuls ungleich Null sein.

Fortsetzung: Gemäß The Cosmic Perspective: Seventh Edition trägt der anfängliche Drehimpuls der protogalaktischen Wolke bei der Betrachtung von Galaxien, die noch nicht mit einer anderen Galaxie kollidiert sind, einen großen Anteil bei der Bestimmung, ob eine Galaxie eine spiralförmige oder eine elliptische Galaxie sein wird.

In Bezug auf elliptische Galaxienhaufen sagt TCP: „Beobachtungen von Galaxien in Haufen stützen die Idee, dass zumindest einige elliptische Galaxien aus Kollisionen und anschließenden Verschmelzungen hervorgehen. Elliptische Galaxien dominieren die Galaxienpopulationen in den Kernen dichter Galaxienhaufen, wo es zu Kollisionen kommt sollte am häufigsten vorkommen. Diese Tatsache kann bedeuten, dass alle Spiralen, die einmal vorhanden waren, durch Kollisionen zu Ellipsen wurden.

Daher schlägt TCP in diesem Absatz vor, dass zumindest bestimmte Haufen dichte Kerne elliptischer Galaxien enthalten, die aus Kollisionen und Verschmelzungen von Galaxien mit deutlich unterschiedlichen Drehimpulsen entstanden sind, was zu einer neuen Galaxie mit viel geringerem Drehimpuls führte.

Aber das beantwortet deine Frage auch nicht wirklich. Ich habe auch nach wissenschaftlichen Artikeln gesucht, um einen Konsens darüber zu finden, was die typischen Eigenschaften des Drehimpulses sind, und nur sehr wenig gefunden. Die meisten Diskussionen über die Bildung von Galaxienhaufen behandeln die Bildung und den Kollaps von Filamenten. Der einzige bemerkenswerte Artikel, den ich gefunden habe, war von Tom Crawford von der University of Chicago: askanastronomer.org

„Die offensichtlichste und unumstrittenste Klasse von Strukturen jenseits der Galaxie ist die Galaxiengruppe oder der Cluster. Diese Strukturen bestehen aus Zehntausenden einzelner Galaxien, die durch die Schwerkraft aneinander gebunden sind und ein gemeinsames Zentrum umkreisen. Dieses Zentrum wird von einigen nicht definiert riesiges zentrales Objekt, da die Sonne das Zentrum unseres Sonnensystems definiert, sondern durch das Zentrum der gesamten Masse im Haufen, einschließlich der Dunklen Materie.Tatsächlich dominiert die Dunkle Materie das Massenbudget von Galaxienhaufen und überwiegt die normale Materie etwa im Verhältnis fünf zu eins."

Diese Beschreibung suggeriert mehr als nur "zufällige" Bewegungen von gravitativ gebundenen Objekten (Galaxien), sagt aber nichts definitiv über die Nettodrehimpulse dieser Systeme aus.

Einige Galaxienhaufen haben globale Rotations- oder Sichtlinien-Geschwindigkeitsgradienten, wahrscheinlich als Ergebnis früherer Verschmelzungen. Beweise dafür stammen aus einer Analyse der Positionen und Rotverschiebungen der einzelnen Galaxien ( Hwang & Lee 2007 ). Im Prinzip könnte man in Röntgenstrahlen des heißen Intracluster-Mediums nach ähnlichen Signaturen suchen, aber die Technologie fehlt noch ( Bianconi et. al. 2013 ).

Die neueste Umfrage, die ich finden konnte, ist die von Manolopolou & Plionis (2017) unter Verwendung von SDSS DR10-Daten. Abell 1689 ist nicht auf ihrer Liste. Gemäß früheren Studien (z . B. Lokas et al. 2006 ) ist die Geschwindigkeitsstruktur dieses Clusters komplex, mit mehreren Strukturen entlang der Sichtlinie. Die Ähnlichkeit des Cluster-Gravitationspotentials, abgeleitet aus Gravitationslinseneffekten und aus Röntgenstrahlen emittierendem Gas unter der Annahme eines hydrostatischen Gleichgewichts, legt nahe, dass die Beiträge von Rotation oder Turbulenz im Intracluster-Medium gering sind ( Tchernin et al. 2015 ).