Natürliche Einheiten von Drehimpuls und Energie von Sternhaufen

Ich berechne den Gesamtdrehimpuls eines Haufens theoretischer Sterne mit einigen Sonnenmassen, die einige Lichtjahre voneinander entfernt sind und sich mit Geschwindigkeiten von etwa einigen Dutzend km/s bewegen .

Der mechanische Drehimpuls relativ zu einem beliebigen Ursprung (der Massenschwerpunkt des Clusters ist eine gute Wahl) ist dieser:

L = ich r ich × m ich v ich ,
so sind die SI- Einheiten k g m 2 / s e c . Aber was sollten in der echten Astronomie die einfachsten/natürlichsten Einheiten für Sternhaufen sein? M ( l j ) 2 / j e a r M c 2 j e a r ?

Welche Drehimpulseinheiten verwenden Astronomen?

Und was ist mit Energieeinheiten für einen Sternhaufen? Ich interessiere mich für die kinematische Energie und die potenzielle Energie der Gravitation des gesamten Clusters. Joule sicher nicht !? Und M c 2 wäre sicherlich zu viel, nehme ich an!

Ich glaube, ich habe eine einfache Antwort gefunden. Ich werde eine Antwort auf meine eigene Frage hinzufügen.

Antworten (1)

Mithilfe der Einheitenanalyse habe ich herausgefunden, dass eine natürliche Einheit des Drehimpulses sein sollte

(1) L 0 = G M c 8.816 × 10 41 kg m 2 / s .

Bei einem beschränkten System zweier gleicher Massen, die sich kreisförmig um ihren Massenmittelpunkt bewegen, ist der Gesamtdrehimpuls (bezogen auf den Massenmittelpunkt)

(2) L gebunden = 2 M v r = 2 M v 2 r v .
Nun, unter Verwendung der Newtonschen Gleichung und der Gravitationskraft haben wir
M v 2 = G M 2 4 r .
Somit wird Gleichung (2) zu:
(3) L gebunden = G M 2 2 v .
Der klassischen Theorie ist wann nicht zu trauen v c , und da v < c (den Faktor 2 vergessen) :
(4) L gebunden G M 2 v > G M 2 c L 0 .
So L 0 scheint eine gute Einheit zu sein. Wann L L 0 , brauchen wir dann die Relativitätstheorie. Wir sind in einem klassischen Regime, wenn L L 0 .

Das System ist wann nicht beschränkt L L gebunden , was impliziert L L 0 .

Ich weiß nicht, ob dies eine gute Art ist, das vorzustellen L 0 durch (1) definierte Einheit. Irgendwelche Meinungen/Vorschläge/Kommentare dazu?

Verwenden Astronomen G M 2 / c als natürliche Einheit des Drehimpulses, wenn sie Sternhaufen und Kugelsterne untersuchen ?