¿Las estrellas de una galaxia tienen una distribución de energía cinética térmica?

Creo que prácticamente hay de todo para eso: muchas masas puntuales, capaces de intercambiar energía de forma pseudoaleatoria, y el tiempo suficiente para alcanzar un equilibrio termodinámico.

Por supuesto, el comportamiento de distribución a gran escala no debería calcularse aquí.

¿Podemos considerar las galaxias como discos de gas en rotación, donde los átomos del gas son estrellas ?

El sistema puede expulsar estrellas, por lo que incluso las condiciones para el teorema de Virial no se cumplen por completo, aunque probablemente pueda aplicarlo con un término de parche de algún tipo.
Sí. Con respecto al hecho de que el espacio intergaláctico no está lleno de estrellas rebeldes, esta eyección no debería ocurrir a un ritmo realmente grande. Aunque podría considerarse tal vez como un mecanismo de evaporación, que enfría el sistema.
Una diferencia importante es que en los sistemas elipsoidales pobres en gas, la partición de energía no ocurre por colisión, sino por intercambio de energía gravitacional. Esto tiene la interesante consecuencia de que la "temperatura" de la distribución puede ser diferente a lo largo de diferentes ejes. Las galaxias de disco ricas en gas son diferentes.
@Thriveth ¡Gracias, es información muy importante! Si lo convirtió en una respuesta, me complacería votar y tal vez aceptarlo.
Tengo una fecha límite importante, tal vez pueda encontrar tiempo para escribir una respuesta después de eso. Pero está algo enterrado, no he trabajado con cinemáticas DM en bastante tiempo.
@Thriveth Lo que no es trivial para mí: ¿por qué se describe con dinámica de fluidos? Los fluidos son incompresibles. La densidad local de estrellas de una galaxia obviamente puede cambiar, no existe un mecanismo que fije la distancia de las estrellas de su vecino.
Los líquidos son incompresibles, los fluidos no lo son :-) Como dijo Kyle, no se trata de dinámica de fluidos, simplemente toma prestado mucho de la dinámica de fluidos y algo de la física del plasma y otras cositas de aquí y allá.

Respuestas (1)

Si está interesado en la dinámica de las estrellas en un disco o en cualquier otra configuración, la ecuación que desea es la ecuación de Boltzmann sin colisiones. También se aplica a la dinámica de la materia oscura u otros "fluidos sin colisiones". Las galaxias suelen tener también un componente de gas (que a veces se encuentra en un disco), que debe modelarse utilizando la hidrodinámica habitual.

Un "gas" de estrellas no se puede modelar como un fluido normal porque la sección transversal para las colisiones entre estrellas es extremadamente pequeña; por ejemplo, si toma dos cúmulos de estrellas y los pone en un curso de colisión, ninguna de las estrellas choca realmente y las dos los grupos se atraviesan entre sí, probablemente deformándose un poco en el proceso. Esto contrasta con poner dos nubes de gas en curso de colisión: decididamente no se cruzarán entre sí.

Esta es la ecuación de Boltzmann sin colisiones (una de las muchas opciones posibles de variables y sistemas de coordenadas):

∂ F ∂ t + q ˙ ⋅ ∂ F ∂ q + pag ˙ ⋅ ∂ F ∂ pag = 0

F = F ( q , pag , t ) se denomina función de distribución y describe la probabilidad de que una partícula (en este contexto, una estrella) se encuentre en las coordenadas del espacio de fase ( q , pag ) en el momento t . Una propiedad interesante de los sistemas descritos por esta ecuación es que se conserva su densidad de espacio de fase.

Esta página web , a pesar de algunos formatos deficientes, ofrece algunos detalles adicionales.

Este libro es la referencia canónica sobre este tema en el contexto de la astrofísica.

¡Gracias la respuesta! Tal vez estoy malinterpretando algo, pero los brazos de las galaxias espirales están girando (que es esencialmente un cambio de fase y difiere del período de rotación de las estrellas alrededor del núcleo galáctico, puede ser incluso retrógrado), lo que significa F no se conserva? Si F se conserva, por qué dijiste F ( q _ , pag _ , t ) y no F ( q _ , pag _ ) ?
Además de eso: sí, entiendo que no tiene colisiones. Pero, ¿por qué realmente cambia algo? Hay un sistema de muchos cuerpos, con intercambio de energía pseudoaleatorio. La estadística de Boltzman tiene una deducción muy clara, matemática pura, basada en la combinatoria, ¿por qué no se quedaría?
...Creo que es mejor si hago esta segunda como una nueva pregunta.
F es una densidad de espacio de fase , y se conserva en el tiempo. La analogía simple que conozco es esta: considere un maratón donde cada corredor corre a una velocidad constante. Al comienzo de la carrera hay una alta densidad espacial y una gran dispersión de velocidades. Más adelante en la carrera, la densidad espacial es menor ya que los corredores se han dispersado, pero los corredores adyacentes tienen velocidades similares. La densidad del espacio de fase de los corredores es constante. En este ejemplo dimensional 1+1, esto es obvio si traza la posición frente a la velocidad en diferentes momentos y observa la densidad de puntos. Esto es más difícil de hacer en 6D.
Además, es una función de t porque se conserva en el sentido lagrangiano. La densidad del espacio de fase en la vecindad de una partícula estelar dada es constante, pero no en una posición de coordenadas fija.
Estaré atenta a tu nueva pregunta :)
Listo ! ¡Gracias!
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