Nach meinem Verständnis bleibt der Drehimpuls des gesamten Systems erhalten, wenn sich ein Stern, eine Planetenscheibe oder eine Galaxie bildet.
Aufgrund der geringeren Größe des resultierenden Objekts dreht es sich mit einer deutlich höheren Geschwindigkeit als der ursprüngliche Nebel.
Was ich nicht verstehe ist, woher die ursprüngliche Drehung kommt. Warum sollte eine zufällige Staubwolke einen Gesamtwirbel haben? Würden die Impulse aller Teilchen in der Wolke nicht dazu neigen, sich gegenseitig zu mitteln?
Gibt es eine alternative Spinquelle oder einen Grund, warum Nebel einen inhärenten Spin haben?
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 den Skalen von Sternen und Planeten gibt es (mindestens) zwei wichtige Mechanismen, die dazu führen, dass einzelne Systeme einen Drehimpuls haben. Das erste sind Turbulenzen. 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 kollabiert, um einen Stern/Planeten zu bilden, bleibt der Drehimpuls erhalten und dissipative Wechselwirkungen führen zu einer Erhöhung der Spinrate und zum Zusammenbruch in Richtung einer planaren Geometrie.
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.
Auf größeren Skalen (Galaxien) wird die zweite dieser Erklärungen wichtiger. Die Wechselwirkung und Akkretion von Galaxien gibt einzelnen Galaxien einen Spin, selbst wenn die Haufen, in denen sie geboren werden, viel weniger oder sogar keinen Nettodrehimpuls haben.
Als Beispiel dafür, wie turbulente Geschwindigkeitsfelder zu Gravitationskondensationen führen, die einen 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, wo 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 ist auch erwähnenswert, dass nicht alle Galaxien einen nennenswerten Spin haben. Spiralgalaxien tun dies, aber viele elliptische Galaxien haben eine geringe Nettorotation. Siehe https://physics.stackexchange.com/questions/93830/why-the-galaxies-forms-2d-plane-or-spiral-like-instead-of-3d-ball-or-spherica
Jedes gasförmige Objekt hat einen gewissen Spin, der normalerweise durch Wechselwirkungen mit anderen Objekten erworben wird. Beispielsweise verdrehen sich (Proto-)Galaxien gegenseitig, um einen geringen Drehimpuls zu erhalten. Anfänglich ist dieser Spin eher gering in dem Sinne, dass er die Dynamik nicht dominiert: Die Energie bei der Rotationsbewegung ist im Vergleich zu anderen Energien klein, typischerweise um einen Faktor .
Energie kann jedoch durch Dissipation verloren gehen (und letztendlich abgestrahlt werden), während Drehimpuls (Spin) viel schwerer abzubauen ist. Aus diesem Grund bilden rotierende gasförmige Objekte schließlich eine scheibenartige Konfiguration (galaktische und protostellare Scheiben). Bei diesen Scheiben wird die kinetische Energie von der Rotation dominiert. Solche Systeme können sich nur dann signifikant weiterentwickeln, wenn Drehimpulse ausgetauscht und/oder transportiert werden können. Beispielsweise wird die Entstehung eines Sterns aus einer protostellaren Scheibe durch den (nach außen gerichteten) Drehimpulstransport innerhalb der Scheibe gefördert. Der neugeborene Stern behält etwas Restspin, aber das dominiert nicht länger seine Energie (andernfalls wäre der Stern nicht annähernd kugelförmig oder scheibenartig). Dasselbe gilt im Wesentlichen für Planeten.
ProfRob