¿El movimiento del Sol alrededor de la Galaxia es resultado de la atracción gravitacional?

¿La órbita del sol (y otras estrellas dentro de la Vía Láctea) alrededor de la galaxia resulta directamente de la fuerza gravitatoria radial hacia los objetos en el centro de la galaxia, o hay fuerzas adicionales en juego?

Respuestas (2)

Yo diría que la respuesta a tu pregunta es sí y no. Sí que la órbita de nuestro Sol en la Vía Láctea se debe únicamente a fuerzas gravitatorias como sugieres, pero no en que no son todas radiales hacia el centro de la galaxia.

El movimiento del Sol alrededor del centro de nuestra galaxia se puede dividir en dos movimientos. El primero es un movimiento orbital "azimutal" alrededor del centro de la galaxia debido a las fuerzas gravitatorias radiales desde el interior de la masa hasta nuestra órbita (ya sean estrellas, gas/polvo, materia oscura, dragones, etc.). El otro tipo de movimiento es una oscilación dentro y fuera del plano de la vía láctea. Esto también es causado por fuerzas gravitatorias, aunque no por fuerzas radiales del centro de la vía láctea. A medida que el sol se mueve "sobre" el plano de la Vía Láctea, hay más masa debajo que arriba y es empujada "hacia abajo". Cuando está en el avión, tiene energía residual de "caerse" y continúa cayendo "debajo" del avión, donde luego vuelve a "arriba".

Las estrellas de la Vía Láctea orbitan alrededor de la Vía Láctea debido a toda la masa que comprende la Vía Láctea. Ese otro material incluye estrellas, otra materia ordinaria como nubes de gas y quizás materia oscura. Usé "quizás" porque la materia oscura aún no ha sido confirmada.

La relatividad general no explica las órbitas de las estrellas alrededor de una galaxia con la suposición de que la única forma de masa es la materia ordinaria. Esto lleva a dos posibilidades: o bien la relatividad general (y por extensión, la gravedad newtoniana) es de alguna manera incorrecta a escalas galácticas, o bien la masa tiene otros sabores distintos a los de la materia ordinaria. El primero conduce a formulaciones alternativas de la gravitación como MOND . Este último conduce a formas alternativas de masa, como la materia oscura. Aunque aún no se ha confirmado la existencia de la materia oscura, la gran mayoría de los astrofísicos se inclinan por la última suposición, que la materia ordinaria no es la única forma de materia.

Conozco a algunos astrofísicos que se burlarían de ti por siquiera mencionar MOND.
El movimiento de las estrellas, etc., solo exige que haya mucha materia oscura que no se disipa. La materia normal en forma de estrellas de baja masa, etc., encajaría perfectamente (pero no se ha encontrado). La naturaleza no bariónica de la materia oscura se deriva de otras consideraciones, por ejemplo, la abundancia primordial y la dinámica de los cúmulos de galaxias.
@RobJeffries Dado que ahora se acepta que la materia oscura afecta fuertemente la órbita del sol alrededor del centro galáctico, ¿aún se piensa que "se balancea" hacia arriba y hacia abajo unas cuatro veces en cada órbita debido a la concentración de materia en el plano galáctico? ?
@ JackR.Woods En realidad, no lo hace y no lo es. No se cree que haya una gran cantidad de materia oscura en el interior de la órbita del Sol y no hay concentración de materia oscura en el plano. Lo que recuerdo es que acelera el Sol en su órbita unas pocas decenas de km/s (de 230 km/s). El Sol ejecuta oscilaciones verticales con un período de 70 millones de años. También se cree que hay oscilaciones radiales de un tamaño similar con un ciclo de 150 millones de años.
@ JackR.Woods: el halo de materia oscura (si existe) debería estar cerca de una distribución de masa esféricamente simétrica. Esto ciertamente cambia el período, pero no puede hacer que las estrellas "se balanceen hacia arriba y hacia abajo". Ese es el trabajo de los brazos espirales.
@zephyr: la materia oscura parece ser la propuesta ganadora, particularmente teniendo en cuenta Bullet Galaxy. Dicho esto, las opciones alternativas deben mantenerse abiertas hasta que los científicos encuentren explícitamente la materia oscura.
@DavidHammen Solo se debe a pseudo-shm debido al perfil de densidad vertical del disco (que incluye una contribución de materia oscura casi inconmensurable).
@RobJeffries "No se cree que haya una gran cantidad de materia oscura en el interior de la órbita del Sol [...]" Pensé que aproximadamente la mitad de la masa interior de la órbita del Sol es oscura (eso no es tanto como la materia oscura va, pero en relación con el componente bariónico es ciertamente significativo). Para un disco exponencial (como se observa que son las partes bariónicas de las galaxias del disco), la velocidad de rotación alcanza su punto máximo en radios de escala 2,1 y cae a partir de entonces. Para la Vía Láctea que está en el interior del Sol y no hay indicios de una gota.
@Walter, normalmente me remito a usted en un asunto como este, y probablemente lo haré aquí, pero ¿podría ampliarlo? Por ejemplo, creo que mi recuerdo se basó en la figura 2 de Klypin et al. (2002) adsabs.harvard.edu/abs/2002ApJ...573..597K El modelo en el panel inferior muestra que la materia oscura no domina la curva de rotación hasta 13kpc del GC. Sin materia oscura, el Sol estaría orbitando unos 50 km/s más lento.
@Walter Por supuesto, hay otros modelos, incluso en ese documento, que muestran que la materia oscura es un poco más importante, pero aún así solo representa 1/3 de la velocidad orbital del Sol. Supongo que es un papel viejo; han avanzado las cosas?
@RobJeffries No he seguido esto mucho recientemente, pero 1/3 es significativo, aunque quizás no sea 'enorme'. Los detalles todavía dependen mucho del modelo. Sin embargo, el movimiento vertical es definitivamente anarmónico (porque la densidad no es constante con z sobre la órbita del Sol).
@Walter De acuerdo. No insignificante, pero tampoco dominante. Sí, anarmónico habría sido una frase mejor que pseudo-SHM; es lo que quise decir.
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