Welcher Mechanismus verursacht Schwingungen der Umlaufbahn des Sonnensystems um die galaktische Ebene?

Ursache für die Schwingungen senkrecht zur galaktischen Ebene ist die Gravitation der nichtsphärischen Massenverteilung (notwendig für eine ebene Kepler-Ellipse ) in der Milchstraße. Vereinfacht gesagt gibt es eine dichte galaktische Ebene. Die Dichte ist nicht genau bekannt; Daher besteht eine gewisse Unsicherheit (einige Millionen Jahre) über die genaue Schwingungsperiode. Details siehe diesen Artikel , Unterabschnitt 3.3.

Die Idee einer Korrelation von Massensterben mit dieser Oszillation ist nicht neu, sie stammt wahrscheinlich aus dem Jahr 1970 oder früher.

"Das äußere Sonnensystem enthält wahrscheinlich keinen großen Gasriesenplaneten oder einen kleinen Begleitstern", siehe diese Pressemitteilung .

Wahrscheinlich kreisen wir nicht um einen Spiralarm.

Die Scheibe aus dunkler Materie ist eine Hypothese, eine Idee, die es zu untersuchen gilt. Meist lässt sich später nur ein kleiner Bruchteil solcher Hypothesen endgültig bestätigen, die meisten lassen sich nach einiger Zeit ausschließen, manche bleiben ungelöst, manche lassen sich durch Beobachtungen verfeinern.

Ich habe kürzlich eine Antwort darauf auf Physics SE gepostet, hatte aber auch gerade eine Frage dazu von einer anderen Astronomy SE-Antwort , also füge ich diese hier der Vollständigkeit halber hinzu.

Sie können die Ebene der Galaxie als Scheibe aus Sternen und Gas mit einer Dichte annähern$\rho(|z|)$, die mit der absoluten Entfernung abnimmt$|z|$aus dem Flugzeug.

Gehe dann davon aus, dass die Sonne nah genug dran ist$z=0$und dass die radiale Variation in$\rho$vernachlässigbar genug war, um die Scheibe als unendliche Ebene zu behandeln (das ist nicht schlecht, die Amplitude der Sonnenbewegung beträgt nur etwa 10% der radialen Skalenlänge der Scheibendichte), dann könnte man einen kleinen Zylinder durch die Ebene konstruieren, mit einem Gesicht an$z=0$, wo$g=0$, und verwenden Sie das Gaußsche Gravitationsgesetz , um die Gravitationsbeschleunigung in der Höhe abzuschätzen$z$.

Dies zerlegt effektiv die Umlaufbahn der Sonne in eine radiale/tangentiale Umlaufbahn plus eine vertikale Bewegung, die ich hier behandle.

Jetzt$\rho(z)$nähert sich einer exponentiell abfallenden Funktion mit einer Skalenhöhe von vielleicht 200-300 pc. Wenn wir näher dran sind$z=0$als das, dann ist die Dichte ungefähr eine Konstante$\rho_0$. Wenn wir dies in die obige Gleichung einsetzen, sehen wir das

Die Dichte der Scheibe nahe der Sonne wurde auf 0,076 Sonnenmasse pro Kubikparsec geschätzt ( Creze et al. 1998 ). Unter Verwendung dieses Werts erhalten wir eine ungefähre vorhergesagte Oszillationsperiode auf und ab durch die Scheibenebene von 95 Millionen Jahren. Dies kommt dem akzeptierten Wert von 70 Millionen Jahren ziemlich nahe, wenn man die vorgenommenen Näherungen berücksichtigt.

Im Zusammenhang mit der Frage, die Sie stellen, sollte ich hinzufügen, dass die oben zitierte Massendichte tatsächlich von den Positionen und Bewegungen von Sternen in der Sonnennachbarschaft abgeleitet wird. Wie in dem Artikel, auf den ich verwiesen habe, erörtert wird, ist der Wert, den sie erhalten, nahe dem, den man erhält, wenn man Sterne zählt und die Beiträge von Gas und Staub hinzufügt. Tatsächlich gibt es aus diesen Messungen kaum Hinweise auf dunkle Materie in der Scheibe .

Dieses Ergebnis stimmt vollständig mit der Idee einer Verteilung dunkler Materie überein, die das 10-fache der sichtbaren Masse, aber ungefähr kugelsymmetrisch ist, und die die Rotationskurve der Milchstraße ausmacht. Nicht viel von dieser dunklen Materie befindet sich in der Scheibe.

Schließlich stimmt das Bild nicht ganz. Die Sonne vollführt nur etwa 3 vertikale Schwingungen für jede Umlaufbahn um das galaktische Zentrum.

Schwere. Insbesondere die Schwerkraft der Masse der Sterne in der Scheibe.

Wenn wir uns über der Scheibe nach oben bewegen, werden wir langsamer. Die Amplitude der vertikalen Verschiebung beträgt etwa 70 Pc oder etwa 110 LY nach oben, 110 LY nach unten und wieder zurück über etwa 66 Millionen Jahre.

Darüber hinaus bewegen wir uns über einen Zeitraum von etwa 170 Millionen Jahren vom Perigalaktikon (8.130PC, 26.100LY) zum Apogalacticon (etwa 9.040PC 29.500LY) und zurück.

Dies geschieht aufgrund der sich ändernden Menge an Masse, die innerhalb des variierenden Umlaufbahnradius enthalten ist. Die aktuelle vertikale Position liegt 17LY über der Mittelebene und wurde zuletzt vor etwa 3 Millionen Jahren überquert.

Wir sind etwa 26.540 LY vom Zentrum entfernt und werden das Perigalakkon in etwa 15 Millionen Jahren erreichen.

Die aktuelle Geschwindigkeit für Sol beträgt 255,2 ± 5,1 km/s. In Bezug auf den lokalen Ruhestandard (durchschnittliche Geschwindigkeit der Sterne in der Nachbarschaft) hat unsere Geschwindigkeit 3 ​​Vektoren. 7,01 ± 0,20 km/s nach innen, 4,95 ± 0,09 km/s nach oben und 10,13 ± 0,12 km/s im Uhrzeigersinn (im Uhrzeigersinn um die Mitte).

Hinweis: Meine Daten stammen aus verschiedenen Quellen und sind möglicherweise nicht ganz korrekt.

Außerdem ist die allgemeine Richtung von Sols Geschwindigkeit nicht in Richtung Wega. Angesichts der Position von Sgr A* RA Rektaszension 17h 45m 40.0409s und Deklination –29° 0′ 28.118″ beträgt die Bewegung 90° um die Scheibe oder 6h hinter der Position von Sgr A*, etwa 23h 45m RA, in der Ebene der Galaxie, etwa 55° Deklination. Knapp 25 m RA östlich und 4° südlich von Caph (β Cassiopeia).

Diese Schwingung ist sehr vernachlässigbar. Die Amplitude der Oszillation an einem galaktischen Ort beträgt bei Max 105 Lichtjahre. Während die Sonne in einer galaktischen Rotation in einem Zeitraum von 240 Millionen LY fast 3 solcher Schwingungen durchführt. Dies bedeutet, dass die Sonne bei einer Reise von 40 MLY auf der galaktischen Ebene die maximale Amplitude erreicht. Wenn Sie also den Winkel berechnen, den die sinusförmige Bahn mit der galaktischen Ebene bildet, ergibt sich Tan invers (105LY / 40MLY) = 0,016 Grad. Das ist garnichts !!

Ok, es macht sehr viel Sinn, dass die Schwerkraft der Scheibe der Milchstraße Sterne auf und ab zieht, während sie ihre galaktische Umlaufbahn durchlaufen. Aber das würde nicht erklären, warum jüngste 3-D-Beobachtungen der nächsten Sterne mit dem FLAMES-GIRAFFE-Spektrographen am Very Large Telescope der ESO und dem IMACS-Spektrographen am Las Campanas-Observatorium eine eindeutige Wellenstruktur in den Bewegungen von Sternen zeigten, die die Galaktische Umlaufbahn umkreisen Flugzeug. Mit anderen Worten, die meisten Sterne in der Scheibe folgen einander in einer Kette oder einem Zug, als würden sie auf einem STROM auf und ab schaukeln. Was bedeutet, dass sie mit Sicherheit auf einem Strom oszillieren. Und das wurde 1978 vorhergesagt!

Unsere Sonne erzeugt ein Magnetfeld, das sich entlang der Äquatorebene in der Heliosphäre ausdehnt. Dieses Feld erstreckt sich über das gesamte Sonnensystem, wo es als „interplanetares Magnetfeld“ bezeichnet wird. 1965 veröffentlichten John M., Wilcox und Norman F. Ness ihre Entdeckung des „Heliospheric Current Sheet“, die zeigte, dass das rotierende Magnetfeld der Sonne ständig Wellen im Plasma des interplanetaren Mediums erzeugt.

Diese Wellen bilden eine „Parker-Spirale“ und werden als elektromagnetischer Strom beschrieben, aber sie sind auch mechanische Wellen, die die Planeten selbst dazu bringen, auf und ab zu schwingen, während sie die Sonne umkreisen. 1978 schlugen Hannes Alfven und Per Carlqvist vor, dass es ein ähnliches „Galactic Current Sheet“ gibt, das einen elektrischen Strom von 10 ^ 17 bis 10 ^ 19 Ampere durch die Symmetrieebene der Galaxie trägt.

OK? Das löst ziemlich genau das Rätsel der Oszillation der Sterne der Milchstraße. Aber das Problem hier ist, dass (ähm, hust hust) UNSER SONNENSYSTEM NICHT TEIL DER MILCHSTRASSE IST. 1994 wurde entdeckt, dass wir eigentlich Teil der Sagittarius Dwarf Elliptical Galaxy, kurz Sag-DEG, sind, die sich in einer 500 Millionen Jahre alten POLAREN UMKEHRUNG um die Milchstraße befindet.

Haben Sie sich jemals gefragt, warum sie sagen, dass unser Solar Apex in der Nähe von Vega ist, aber Vega selbst bewegt sich fast doppelt so schnell auf uns zu wie wir uns auf sie zubewegen??? Nun, in den späten 80er Jahren wurde entdeckt, dass fast alle Sterne, die die Milchstraße umkreisen, auf unsere Position zu "regnen" scheinen. Was nur bedeuten könnte, dass sich unser Sonnensystem nach oben bewegt, aus der Milchstraße heraus. Tut mir leid, euch zu informieren, aber obwohl die Sterne der Milchstraße während ihrer 250 Millionen Jahre langen Umlaufbahn auf und ab oszillieren, sind wir nicht Teil dieses Tanzes. Unser eigener Weg führt uns hoch über die Galaxie, mit einem spektakulären Blick auf das Apogalakkon, und dann wieder nach unten.