¿Cuáles son las velocidades peculiares típicas?

Del teorema del virial, las velocidades peculiares resultantes de los procesos gravitacionales generalmente tienen magnitudes del orden de

galaxias

Las galaxias tienen velocidades peculiares del orden de varios 100 km por segundo; velocidades pequeñas para grupos pequeños (~100 km/s; p. ej., Carlberg et al. 2000 ) y velocidades grandes para cúmulos ricos (~1000 km/s; p. ej., Girardi et al. 1993 ).

Las velocidades máximas se alcanzan cuando una galaxia atraviesa el centro del cúmulo y, por lo tanto, muchos cúmulos tienen algunas galaxias que superan los 2000 km/s (p. ej., Einasto et al. 2010 ).

Salidas

Muchas galaxias expulsan partículas a través de los vientos galácticos, impulsadas por núcleos galácticos activos (AGN) y/o retroalimentación estelar (presión de radiación y rayos cósmicos de estrellas masivas, así como retroalimentación cinemática y térmica de supernovas en explosión). Aunque estos procesos no son gravitacionales per se, las velocidades de flujo de salida típicamente escalan con el tamaño de la galaxia debido a varias relaciones de escala (las galaxias más masivas albergan un agujero negro supermasivo central más masivo y tienen una formación estelar más vigorosa).

Las partículas no siempre escapan; normalmente las velocidades de salida$v_\mathrm{out}$son un poco más pequeños que las velocidades circulares de las galaxias$v_\mathrm{circ}$que, a su vez, son un factor$\sqrt{2}$menor que la velocidad de escape$v_\mathrm{esc}$. Por ejemplo, Rupke et al. (2005) encontrar$v_\mathrm{out} \simeq v_\mathrm{circ}^{0.85}$.

Por lo tanto, las velocidades de salida típicas del material gaseoso son de varios 100 km/s (por ejemplo, Sugahara et al. 2017 ), pero a veces superan los 1000 km/s y escapan (razón por la cual el medio intergaláctico se ha enriquecido con metales).

Sin embargo, las partes más aceleradas de los chorros resultantes de AGN a menudo alcanzan velocidades relativistas, es decir, velocidades que se aproximan a la velocidad de la luz.$c$. De manera similar, los rayos cósmicos y los neutrinos tienen velocidades que están muy cerca de$c$. Estas son, por supuesto, las velocidades peculiares máximas que encontrará, pero supongo que está pensando en cuerpos macroscópicos, no en partículas.

Estrellas

Las velocidades estelares, es decir, las velocidades con las que las estrellas se mueven dentro de las galaxias, también aumentan con la masa de la galaxia. En una galaxia como la Vía Láctea, una galaxia bastante típica de$M\simeq10^{12}\,M_\odot$, las estrellas giran con velocidades de 200 a 250 km/s, con una dispersión de algunas decenas de km/s (es decir, en el marco de referencia de una estrella determinada, las estrellas cercanas suelen tener velocidades del orden de ~10 km/s.

Sin embargo, a veces las estrellas en entornos densos (cúmulos globulares) se acercan entre sí y adquieren velocidades mayores. Y si las estrellas binarias se acercan al agujero negro central de la galaxia, pueden alcanzar velocidades muy altas, más de 1000 km/s.

El récord de tales estrellas de hipervelocidad es de 1755 km/s ( Koposov et al. 2019 ).

La explosión de supernova asimétrica en binarias estelares también puede dar lugar a estrellas fugitivas con velocidades de varios 100 km/s ( Tauris & Takens 1998 ).

cuerpos del sistema solar

En aras de la exhaustividad, terminaré discutiendo los planetas, aunque, por supuesto, tienen velocidades peculiares más pequeñas (en el marco de referencia de su estrella). Puede usar la misma fórmula que se da en la parte superior, y dado que la mayor parte de la masa se concentra en el centro (la estrella),$M$y$R$son solo la masa de la estrella y la distancia entre la estrella y los planetas, respectivamente. Por ejemplo, Mercurio a una distancia de 0,4 AU del Sol tiene una velocidad de 47 km/s.

A veces, los planetas son expulsados ​​y se convierten en planetas rebeldes , que pueden alcanzar velocidades de más de 100 km/s ( Bardalez Gagliuffi et al. 2020 ).