Ist die Bewegung der Sonne um die Galaxie ein Ergebnis der Gravitationskraft?

Ergibt sich die Umlaufbahn der Sonne (und anderer Sterne in der Milchstraße) um die Galaxie direkt aus der radialen Gravitationskraft auf die Objekte im Zentrum der Galaxie, oder spielen zusätzliche Kräfte eine Rolle?

Antworten (2)

Ich würde sagen, die Antwort auf Ihre Frage ist ja und nein. Ja, dass die Umlaufbahn unserer Sonne in der Milchstraße ausschließlich auf Gravitationskräfte zurückzuführen ist, wie Sie andeuten, aber nein, da sie nicht alle radial zum Zentrum der Galaxie verlaufen.

Die Bewegung der Sonne um das Zentrum unserer Galaxie kann in zwei Bewegungen unterteilt werden. Die erste ist eine „azimutale“ Orbitalbewegung um das Zentrum der Galaxie aufgrund radialer Gravitationskräfte aus dem Inneren der Masse in unsere Umlaufbahn (sei es Sterne, Gas/Staub, dunkle Materie, Drachen usw.). Die andere Art der Bewegung ist eine Schwingung in und aus der Ebene der Milchstraße. Dies wird auch durch Gravitationskräfte verursacht, jedoch nicht durch Radialkräfte aus dem Zentrum der Milchstraße. Wenn sich die Sonne "über" die Ebene der Milchstraße bewegt, gibt es unten mehr Masse als oben und sie wird "nach unten" gezogen. Wenn es sich in der Ebene befindet, hat es Restenergie vom "Herunterfallen" und fällt weiter "unter" die Ebene, wo es dann wieder "nach oben" gezogen wird.

Sterne in der Milchstraße umkreisen die Milchstraße aufgrund der Masse, aus der die Milchstraße besteht. Zu diesem anderen Zeug gehören Sterne, andere gewöhnliche Materie wie Gaswolken und vielleicht dunkle Materie. Ich habe „vielleicht“ verwendet, weil dunkle Materie noch nicht bestätigt wurde.

Die Allgemeine Relativitätstheorie erklärt die Umlaufbahnen von Sternen um eine Galaxie nicht mit der Annahme, dass die einzige Form von Masse gewöhnliche Materie ist. Dies führt zu zwei Möglichkeiten: Entweder ist die allgemeine Relativitätstheorie (und damit die Newtonsche Gravitation) auf galaktischen Maßstäben irgendwie falsch, oder Masse kommt in anderen Geschmacksrichtungen als gewöhnliche Materie vor. Ersteres führt zu alternativen Formulierungen der Gravitation wie MOND . Letzteres führt zu alternativen Massenformen wie dunkler Materie. Obwohl die Existenz dunkler Materie noch nicht bestätigt ist, neigt die überwiegende Mehrheit der Astrophysiker zu letzterer Annahme, dass gewöhnliche Materie nicht die einzige Form von Materie ist.

Ich kenne einige Astrophysiker, die Sie verspotten würden, wenn Sie MOND überhaupt erwähnen.
Die Bewegung von Sternen usw. erfordert nur, dass es viel dunkle, nicht dissipative Materie gibt. Normale Materie in Form von massearmen Sternen etc. käme in Frage (wurde aber nicht gefunden). Die nicht-baryonische Natur der Dunklen Materie leitet sich aus anderen Überlegungen ab – zB der primordialen Häufigkeit und Dynamik von Galaxienhaufen.
@RobJeffries Angesichts der Tatsache, dass jetzt akzeptiert wird, dass dunkle Materie die Umlaufbahn der Sonne um das galaktische Zentrum stark beeinflusst, wird immer noch angenommen, dass sie aufgrund der Konzentration von Materie in der galaktischen Ebene etwa viermal auf und ab "hüpft". ?
@ JackR.Woods Eigentlich tut es das nicht und ist es nicht. Es wird nicht angenommen, dass es im Inneren der Umlaufbahn der Sonne eine große Menge dunkler Materie und keine Konzentration dunkler Materie in der Ebene gibt. Meine Erinnerung ist, dass es die Sonne in ihrer Umlaufbahn um einige zehn km / s (von 230 km / s) beschleunigt. Die Sonne führt vertikale Schwingungen mit einer Periode von 70 Millionen Jahren aus. Es wird auch angenommen, dass es radiale Schwingungen ähnlicher Größe mit einem 150-Millionen-Jahres-Zyklus gibt.
@JackR.Woods - Der Halo aus dunkler Materie (falls vorhanden) sollte einer kugelsymmetrischen Massenverteilung nahe kommen. Dies ändert sicherlich die Periode, aber es kann Sterne nicht "auf und ab schaukeln" lassen. Das ist die Arbeit der Spiralarme.
@zephyr -- Dunkle Materie scheint der Gewinner zu sein, insbesondere angesichts der Bullet Galaxy. Allerdings sollten alternative Optionen offen gehalten werden, bis Wissenschaftler explizit dunkle Materie finden.
@DavidHammen Es liegt nur an Pseudo-Shm aufgrund des vertikalen Dichteprofils der Scheibe (das einen fast nicht messbaren Beitrag zur dunklen Materie enthält.)
@RobJeffries "Es wird nicht angenommen, dass es im Inneren der Umlaufbahn der Sonne eine große Menge dunkler Materie gibt [...]" Ich hatte gedacht, dass etwa die Hälfte der Masse im Inneren der Umlaufbahn der Sonne dunkel ist (das ist nicht viel als dunkle Materie geht, aber relativ zur baryonischen Komponente ist sie sicherlich signifikant). Bei einer Exponentialscheibe (wie die baryonischen Teile von Scheibengalaxien beobachtet werden) erreicht die Rotationsgeschwindigkeit ihren Höhepunkt bei 2,1-Skalenradien und fällt danach ab. Für die Milchstraße, die sich im Inneren der Sonne befindet, gibt es keinen Hinweis auf einen Abfall.
@Walter Normalerweise würde ich mich in einer solchen Angelegenheit an Sie wenden, und ich werde es wahrscheinlich hier tun - aber könnten Sie das verstärken? Zum Beispiel glaube ich, dass meine Erinnerung auf Abb. 2 in Klypin et al. (2002) adsabs.harvard.edu/abs/2002ApJ...573..597K Das Modell im unteren Bild zeigt, dass Dunkle Materie die Rotationskurve bis 13 kpc vom GC nicht dominiert. Ohne dunkle Materie würde die Sonne ~50 km/s langsamer umkreisen.
@Walter Es gibt natürlich andere Modelle, sogar in diesem Artikel, die zeigen, dass dunkle Materie etwas wichtiger ist, aber immer noch nur 1/3 der Umlaufgeschwindigkeit der Sonne ausmacht. Es ist eine alte Zeitung, schätze ich; sind die Dinge weitergegangen?
@RobJeffries Ich habe in letzter Zeit nicht so viel verfolgt, aber 1/3 ist signifikant, wenn auch vielleicht nicht "riesig". Die Details sind noch sehr modellabhängig. Die vertikale Bewegung ist jedoch definitiv anharmonisch (weil die Dichte nicht konstant mit z über der Umlaufbahn der Sonne ist).
@ Walter Stimmt. Nicht unbedeutend, aber auch nicht dominant. Ja, anharmonisch wäre ein besserer Ausdruck gewesen als Pseudo-SHM; das meinte ich.
Ist die Bewegung der Sonne um die Galaxie ein Ergebnis der Gravitationskraft?
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