Was ist der Ursprung des Spins von Himmelskörpern?

Sie könnten von der Prämisse ausgehen, dass es im Universum überhaupt keinen Nettodrehimpuls gibt; aber es würde immer noch so sein, dass sich alles Interessante drehte.

Auf der Skala von Sternen und Planeten gibt es (mindestens) zwei wichtige Mechanismen, die dazu führen, dass einzelne Systeme einen Drehimpuls haben. Die erste ist Turbulenz. Wenn Sie ein turbulentes Gaspaket aus einer riesigen Molekülwolke nehmen, wird es immer einen gewissen Drehimpuls haben, selbst wenn die gesamte Wolke dies nicht hat. Wenn das Paket zusammenfällt, um einen Stern/Planeten zu bilden ... Ich wiederhole das alles nicht.

Zweitens bilden sich Sterne in Haufen. Es gibt schon früh in ihrem Leben Wechselwirkungen zwischen Sternensystemen. Auch hier kann der Haufen ein kleines Netto-J haben, aber Gruppen von Sternen können dies relativ zu ihrem eigenen Massenmittelpunkt haben.

In größeren Maßstäben (nicht mein Gebiet) denke ich, dass die zweite dieser Erklärungen wichtiger wird. Die Wechselwirkung und Akkretion von Galaxien gibt einzelnen Galaxien einen Dreh, selbst wenn die Haufen, in denen sie geboren werden, viel weniger oder gar kein Netto-J haben.

Bearbeiten: Als Beispiel dafür, wie turbulente Geschwindigkeitsfelder zu Gravitationskondensationen führen, die Drehimpuls enthalten, könnten Sie es schlimmer machen, als die von Matthew Bate und Mitarbeitern durchgeführte Sternentstehungssimulation zu studieren. Diese Simulationen beginnen in Wolken mit einem Netto-Drehimpuls von null, erzeugen jedoch eine Vielzahl von Sternen mit wirbelnden Akkretionsscheiben, Binärsystemen aller Formen und Größen usw. Ein Beispiel für einen Zeitschriftenartikel finden Sie hier: http://adsabs.harvard.edu /abs/2009MNRAS.392..590B Hier ist eine Webseite, auf der Sie die Animationen herunterladen und ausführlich studieren können http://www.astro.ex.ac.uk/people/mbate/Cluster/cluster500RT.html

Turbulente Wolken sind von Natur aus zufällig und stochastisch in Bezug auf ihre Bewegungen. Oft wird das Geschwindigkeitsfeld in Form einer Potenzgesetzabhängigkeit von der räumlichen Skala definiert. Wirbelbildung ist ein Merkmal turbulenter Medien . Sie können ohne äußere Kräfte erzeugt werden. Die Wirbel enthalten Drehimpuls.

Es gibt ein Drehimpulsproblem in Bezug auf die Sternentstehung, aber Sie haben das Problem völlig falsch verstanden. Das Problem ist nicht, wo der Drehimpuls entsteht. Das Problem ist, wo es hingeht.

Es wurde routinemäßig beobachtet, dass sich Gaswolken mit einem Durchmesser von einem Zehntel Parsec etwa alle fünf oder zehn Millionen Jahre etwa einmal drehen ($\Omega \approx 3\times10^{-14}$Radiant/Sekunde). Das ist etwa 30- oder 40-mal schneller als die mittlere galaktische Rotationsrate. Diese interstellaren Gaswolken interagieren gravitativ miteinander und mit nahen Sternen. Das Drehmoment des Schwerkraftgradienten über ein Zehntel eines Parsec, das von einer nahe gelegenen Gaswolke oder einem Stern ausgeübt wird, kann leicht diese winzige Rotationsrate aufbauen.

Diese Rotationsrate klingt winzig, ist es aber nicht. Würde die gesamte Gaswolke zu einem Stern schrumpfen und dabei den Drehimpuls beibehalten, würde sich der Stern zwangsläufig mit etwa zwei Umdrehungen pro Minute drehen. Der Stern konnte sich nicht bilden! Dies ist der Kern des Drehimpulsproblems.

Die alte Nebelhypothese (aus der Mitte des 18. Jahrhunderts) bezüglich der Entstehung des Sonnensystems hatte enorme Probleme mit dem Drehimpuls, so dass die Theorie verworfen wurde. Die wiederbelebte Version der Hypothese (1970er Jahre) ist heute die vorherrschende Theorie zur Sternen- und Planetenentstehung, weil sie das Drehimpulsproblem einigermaßen gelöst hat. Die Lösung ist nicht vollständig; einige Probleme mit dem Drehimpuls bleiben bestehen. "Wo geht es hin?" bleibt eine teilweise unbeantwortete Frage.

Ich habe die Frage gestellt, weil ich nicht an die akzeptierte Antwort geglaubt habe, die seit mehr als 3 Jahren sitzt.

Ich habe mein eigenes Verständnis, aber da es keine gute Praxis ist, es mit der Frage zu stellen, poste ich es als eine mögliche Antwort.

Mein Problem ist, dass ich der ersten in der Frage zitierten Aussage nicht glaube, der die zweite zitierte Aussage widerspricht. Wenn es so etwas wie Drehimpulserhaltung gibt, sehe ich nicht ein, warum Asymmetrie allein Drehimpuls auf die asymmetrische Struktur erzeugen sollte.

Wenn die Wolke isoliert ist, sollte sie zusammenbrechen - Punkt. Die Asymmetrie kann möglicherweise eine gewisse interne Drehung erzeugen (die zu einem Drehimpuls von Null beiträgt), aber sicherlich keine globale Drehung, kein globaler Drehimpuls, wie in dieser ersten Aussage klar gesagt wird.

Was in der kollabierenden Wolke eine Drehung hervorrufen kann, ist die (Gravitations-)Wechselwirkung mit anderen externen Strukturen. Und es ist eine Tatsache, dass solche externen Strukturen immer existieren. Das mag für den Autor der Antwort oder professionelle Astrophysiker offensichtlich sein, aber für Laien ist es sicherlich nicht offensichtlich. Daher halte ich diese Antwort bestenfalls für irreführend.

Wenn außerdem solche externen interagierenden Strukturen existieren, wie sie müssen, dann wird die Asymmetriehypothese nicht länger benötigt, da sie durch diese Interaktionen erzeugt wird.

Drehimpuls kann nur "erzeugt" werden, indem Drehimpuls mit einem anderen Körper ausgetauscht wird, so dass jeder einen von zwei entgegengesetzten Drehimpulsen erhält, die zusammen keinen Impuls ergeben. Dann kann jeder seinen eigenen Weg gehen. Natürlich entsteht global kein Drehimpuls.

Ich bin mir über die Dynamik des Phänomens nicht ganz sicher, aber ich sehe keine andere Erklärung. Diese Art der Wechselwirkung ist häufig zwischen sich bewegenden Körpern, beispielsweise durch Gezeitenwirkung.

Ausgehend von dieser fragwürdigen Antwort habe ich mich gefragt, ob es innerhalb einer Wolkenstruktur mit Asymmetrien auftreten kann, die zunächst sowohl intern als auch zueinander in Ruhe sind.

Was folgt, ist intuitiv und spekulativ, da ich nicht weiß, wie ich das Problem mathematisch lösen soll.

Meine eigene Vorstellung davon, wie es passieren könnte, ist sehr intuitiv und informell, dass, wenn zwei Wolken beide zu ihren eigenen Massenschwerpunkten kollabieren, die Gravitationsanziehung von Wolke A den Kollaps der nächsten Teile von Wolke B verlangsamt (und umgekehrt). , so dass sich der Massenschwerpunkt bewegt, und da die Geschwindigkeit der kollabierenden Wolkenkomponenten nicht mehr durch den Massenschwerpunkt geht, haben sie einen Drehimpuls in Bezug auf diesen Massenschwerpunkt erhalten, der die Drehung auslöst. Dann wird der Zusammenbruch tatsächlich den Spin erhöhen. Die Symmetrie des Phänomens in Bezug auf die Mittelebene (unter der Annahme symmetrischer Wolken zur Vereinfachung) gilt auch für die in jeder Wolke induzierten Drehimpulse, so dass sie entgegengesetzte Drehimpulse und entgegengesetzten Spin erhalten.

Alles, was Sie also brauchen, um loszulegen, wäre eine Inhomogenität in einer bewegungslosen kosmischen Wolke, die zum Kollabieren von Unterteilen auf ihren Massenmittelpunkt führt, während sie von benachbarten Unterteilen verzerrt werden. Dies erzeugt einen Spin, von dem wir höhere Geschwindigkeiten erhalten, wenn die Wolkenteile immer weiter zusammenbrechen.

Dies ist meine eigene intuitive Rekonstruktion. Vertrauen Sie mir daher nicht, es sei denn, es wird von Fachleuten bestätigt. Mein Problem besteht darin, jemanden zu finden, der diese Frage ansprechen / beantworten würde

Wenn Sie einen mit Luft gefüllten Gummiball nehmen und versuchen, ihn gleichmäßig von allen Seiten zu zerquetschen, ist er zu hart. Durch Drehen des Balls in beide Richtungen scheint es einfacher zu sein, ihn zu verformen. Vielleicht wird ein Kollaps von leichterem Material in die Gravitationskraft des dichteren Kerns zu einem Wirbel, weil dies der einfachste Impulsweg zum Kern ist. Wo die Reibung zunimmt, wenn das Material zur Mitte hin dichter wird, wenn man bedenkt, dass die Kollapsgeschwindigkeit am weitesten vom Kern entfernt schneller ist, wird sein Impuls, wenn es mit dichterem Material näher am Kern kollidiert, symptomatisch abgelenkt, bis der gesamte Prozess zu einem Wirbel wird, der einen Drehimpuls verursacht . Es scheint, dass das Schwarze Loch durch den Drehimpuls des Materials, aus dem es sich ernährt, zu rotieren beginnt.