Wenn sich aus einer kugelförmigen stationären Wolke eine Galaxie bildet, wie viel Gas entweicht dann?

Ignorieren wir die Legende der Dunklen Materie und bleiben wir bei der Keplerschen Physik.

Angenommen, es gibt eine Wolke mit N stationäre Teilchen gleicher Größe gleichmäßig in einer Kugel verteilt und kondensieren zu einer Galaxie.

N >> 10 viele

Einige Partikel kommen in die Mitte. Einige werden entkommen. Gibt es eine Schätzung, wie viel Prozent der Teilchen in der Galaxie verbleiben und wie viel in den unendlichen Weltraum entweichen werden?

Antworten (1)

Um Binney und Tremaine zu zitieren, Galactic Dynamics , 2. ff. 556:

Von Zeit zu Zeit gibt eine Begegnung einem Stern genug Energie, um aus dem Sternensystem zu entkommen. Daher gibt es ein langsames, aber irreversibles Austreten von Sternen aus dem System, sodass sich Sternsysteme allmählich zu einem Endzustand entwickeln, der nur aus zwei Sternen in einer Kepler-Umlaufbahn besteht, während alle anderen ins Unendliche entkommen sind.

Der verbleibende Bruchteil ist also 2 / N . Dies setzt zufällige Bewegungen voraus, was ziemlich plausibel ist.

Die Zeit bis zur Verdunstung liegt in der Größenordnung von T e v A P ≈ 14 N Protokoll ⁡ ( N ) T C R Ö S S ich N G Wo T C R Ö S S ich N G ist die typische Zeit, um die Partikelwolke zu durchqueren, ⟨ R ⟩ / ⟨ v ⟩ .

Für tatsächliche Galaxienmodelle muss man Kollisionsquerschnitte mit Sternen und dem zentralen Schwarzen Loch berücksichtigen, ich denke, dass etwa 10% der Sterne dazu neigen, sich anzusammeln.

Die zitierte Behauptung ist seltsam. Wie können die Autoren wissen, dass alle gravitativen Teilchensysteme in einem solchen Zustand enden? Warum könnte es nicht mehr Sternpaare in Kepler-Umlaufbahnen oder noch komplexere Bewegungen des Systems geben, bei denen es nicht bis ins Unendliche verdunstet? Extrapolieren sie nur auf der Grundlage von Computersimulationen?
Die Behauptung ist etwas statistisch. Daraus folgt, dass das Maß beschränkter Lösungen für 3-Körper-, 4-Körper- und n-Körper-Probleme das Maß Null zu haben scheint. Während also ein Zusammenbruch zu einer Menge sauberer stabiler Paare möglich ist, ist die Wahrscheinlichkeit vernachlässigbar. Dies ist ein mathematisches Ergebnis; Simulationen zeigen typischerweise extrem langlebige Transienten.
Wenn sich aus einer kugelförmigen stationären Wolke eine Galaxie bildet, wie viel Gas entweicht dann?
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