¿Por qué el medio interestelar no es atraído hacia el objeto masivo más cercano?

¿Cómo resiste el ISM a la gravedad? Esa es la única fuerza que actúa sobre él, y todas las demás partículas parecen juntarse para formar estrellas. ¿Qué hace que el ISM sea tan especial entre otras partículas?

¿Por qué crees que el ISM resiste la gravedad?

Respuestas (3)

No es cierto que las partículas en el medio interestelar (ISM) solo sean afectadas por la gravedad. Por ejemplo,

  1. En muchos casos, una parte significativa del ISM está ionizada, en cuyo caso interactúa con el campo magnético que impregna el gas y, en algunos casos, puede ser bastante fuerte.
  2. En la vecindad de estrellas masivas y, por lo tanto, luminosas, la presión de la radiación puede ejercer una gran fuerza sobre el ISM. También emiten grandes cantidades de rayos cósmicos (es decir, partículas relativistas) que transfieren impulso al gas circundante.
  3. Las explosiones de supernova crean burbujas calientes que se expanden y barren el ISM, lo que da como resultado ondas de choque y flujos galácticos.

En la mayoría de los casos, sin embargo, lo que puede evitar que una nube de gas colapse es simplemente su temperatura. A pesar de todos los procesos anteriores, ya pesar de que la gravedad es la fuerza más débil, las nubes de gas a veces colapsan para formar estrellas. El criterio para hacerlo es que el gas sea lo suficientemente denso y que su presión interna (o energía térmica) sea lo suficientemente débil. Esto lo describe la inestabilidad de Jeans , que formula el criterio para que una nube de gas colapse al igualar las fuerzas de presión, o energía térmica, a la gravedad. Una forma de expresar esto es la masa de Jeans. METRO j ( Jeans 1902 ), que es la masa crítica de una nube donde la energía térmica se equilibra exactamente con las fuerzas gravitatorias:

METRO j = ρ ( π k B T 4 m metro tu GRAMO ρ ) 3 / 2 ∝ T 3 / 2 ρ 1 / 2 .
Aquí, k B , GRAMO , y metro tu son la constante de Boltzmannn, la constante gravitacional y la unidad de masa atómica, mientras que T , m , y ρ son la temperatura, la masa molecular media y la densidad del gas.

En la segunda línea de la ecuación se enfatiza que METRO j aumenta con la temperatura y disminuye con la densidad. En otras palabras, si el gas está demasiado caliente o demasiado diluido, la masa total necesaria para colapsar debe ser mayor.

En general, el gas no colapsará para formar estrellas si la temperatura está por encima de algunos 10 4 k . Si la temperatura es más alta, las partículas simplemente se mueven demasiado rápido. Dado que varios procesos pueden calentar fácilmente el ISM a millones de grados, el gas tiene que enfriarse antes de colapsar. Una forma de hacerlo es enfriando la radiación: los átomos que se mueven rápidamente chocan (ya sea entre sí o, más a menudo, con los electrones). Parte de la energía cinética de los átomos se gasta excitando sus electrones a niveles más altos. Cuando los átomos se desexcitan, se emiten fotones que pueden salir del sistema. El resultado neto es que la energía térmica se elimina de la nube, hasta que en algún momento se enfría lo suficiente como para colapsar.

Entonces, ...., esto plantea la pregunta: "¿Cuál es la temperatura y la densidad del ISM?".
@EricTowers: Las temperaturas en el ISM pueden, en principio, tomar cualquier valor desde unos pocos Kelvin hasta varios (decenas de) millones de Kelvin. Sin embargo, varios procesos de enfriamiento hacen que el gas alcance ciertas "mesetas" de temperaturas. Previamente discutí exactamente eso en una respuesta a ¿Qué tan frío es el espacio interestelar? . escritura densidades ( norte ), las diversas fases del ISM tienden a estar más o menos en equilibrio de presión, de modo que el producto norte T es más o menos constante.
Es decir, mientras que un cálido T ∼ 10 4 La nube K puede tener una densidad de norte ∼ 0.1 – 1 partículas por cm 3 , un entorno, caliente T ∼ 10 6 El sobre K tendrá norte ∼ 0.001 – 0.01 cm − 3 . y un pequeño T ∼ 10 2 La nube molecular K tendrá densidades de norte ∼ 10 – 10 2 cm − 3 (y más alto).
@EricTowers : no plantea la pregunta, plantea o genera la pregunta . La petición de principio, o petitio principii, es una falacia lógica en la que el escritor o hablante asume que la afirmación que se examina es verdadera. Ver grammarist.com/rhetoric/begging-the-question-falacy
@ Jim421616: " Es una traducción de la frase latina petitio principii, y se usa para significar que alguien ha llegado a una conclusión basada en una premisa que carece de apoyo". " En el uso vernáculo moderno , 'plantear la pregunta' con frecuencia parece significar 'plantear la pregunta' (como en 'Esto plantea la pregunta, si...')" Como esto no es el siglo XVI, no estoy limitado por las malas traducciones del pasado y el uso de la frase. Todo lo que pedí fue el apoyo.

Primero, considere que la gravedad es débil.

El sistema estelar más cercano al Sol es Alpha Centauri , a una distancia de unos 4 años luz. Considere la aceleración debida a la gravedad del Sol a la mitad de esa distancia:

a S = GRAMO METRO ⊙ r 2 ≃ 3.7 × 10 − 13  milisegundo 2
dónde METRO ⊙ es la masa del Sol. Esa es una aceleración increíblemente pequeña, lo que significa que la mayoría de los cuerpos masivos tienen una influencia gravitacional muy pequeña en el ISM. Las partículas son atraídas por objetos masivos. . . pero muy, muy débilmente.

Dicho esto, el ISM a veces colapsa . La densidad numérica varía en diferentes partes, desde ∼ 10 − 3 partículas por centímetro cúbico a ∼ 10 6 partículas por centímetro cúbico ( 1 , 2 ). arriba sobre 10 4 Sin embargo, las partículas por centímetro cúbico te adentran en el régimen de las nubes moleculares , que a veces colapsan para formar estrellas.

En una nota final, la gravedad no es la única fuerza que actúa sobre el ISM. Los campos magnéticos galácticos , por ejemplo, pueden influir en la dinámica del ISM en varios escenarios, incluida la prevención o la activación del colapso de las nubes moleculares (ver Ferrier (2005) ).

¿Cómo resiste el ISM a la gravedad?

no lo hace Hay dos fuentes distintas de gravedad: interna y externa. La gravedad interna o propia del ISM puede, de hecho, provocar el colapso y la posterior formación de estrellas, como se explica en otra respuesta .

La atracción gravitacional externa de cualquier estrella o nube de gas en el ISM es demasiado débil para ser relevante y puede despreciarse, como se demuestra en otra respuesta .

Sin embargo, el ISM está sujeto a la atracción gravitacional combinada de todas las estrellas, el gas y la materia oscura de la Galaxia, es decir, la gravedad de la Galaxia misma. En respuesta a este tirón, el ISM orbita la galaxia en órbitas casi circulares, al igual que la mayoría de las estrellas (en una galaxia de disco como la nuestra). Por lo tanto, el ISM no es especial en este sentido.

¿Por qué el ISM no cae en la Galaxia interior (hacia donde es atraído)? Esto se debe simplemente a que tiene demasiado momento angular. La situación es exactamente la misma que para la Tierra atraída hacia el Sol, pero orbitando (casi) en un círculo alrededor de él.

Finalmente, tenga en cuenta que las fuerzas magnéticas y la presión de radiación de las estrellas cercanas son mucho más débiles que la gravedad galáctica y pueden despreciarse al considerar las órbitas galácticas del ISM.

¿Por qué el medio interestelar no es atraído hacia el objeto masivo más cercano?
RespuestasAquíPolítica de privacidad1y, 0v