¿Qué hay al borde de la galaxia?

Se cree que el sistema solar tiene una heliopausa que puede considerarse su borde para muchos propósitos:

La heliopausa es el límite teórico donde el viento solar del Sol es detenido por el medio interestelar; donde la fuerza del viento solar ya no es lo suficientemente grande como para hacer retroceder los vientos estelares de las estrellas circundantes. Este es el límite donde se equilibran las presiones del medio interestelar y del viento solar.

Heliopausa: el límite entre el viento solar y el viento interestelar donde están en equilibrio.

¿Existe un fenómeno similar en la interfaz entre el espacio dominado por la Vía Láctea y el espacio intergaláctico?

¿Qué hay en el borde de la galaxia de la Vía Láctea?

@SirCumference Creo que esa es más o menos la pregunta formulada.
@Hohmannfan, diría que está preguntando qué hay al borde de la Vía Láctea. O tal vez su título no esté relacionado con la pregunta real.
Además, el Sistema Solar generalmente se define por los objetos que orbitan alrededor del Sol, es decir, todo lo que se encuentra dentro de la esfera Sun's Hill.
@SirCumference Como se indica en el cuerpo de la pregunta, estoy pensando (provisionalmente) en "el borde de la galaxia" como la interfaz entre el espacio dominado por fuerzas en la galaxia y el espacio más allá de ese / espacio intergaláctico. Puede ser un límite borroso; puede que no haya una línea precisa. O tal vez es preciso en un punto en el tiempo pero fluctúa con el tiempo debido a las interacciones dinámicas entre las 2 regiones.
@SirCumference Esto es por analogía con la "heliopausa", que se considera para muchos propósitos el borde del sistema solar. Por ejemplo, la NASA anunció que la Voyager 1 había alcanzado el espacio interestelar cuando cruzó la heliopausa: Voyager 1 Reaches Interstellar Space
@SirCumference No sé si hay un fenómeno análogo en la galaxia exterior, no. Estoy abierto a otras definiciones de "el borde de la galaxia" si hay mejores formas de pensar al respecto.
@lycan, la heliopausa se basa en un campo que tiene un tamaño preciso que podemos medir linealmente desde la fuente. La galaxia, que yo sepa, no tiene tal cosa. También depende de lo que llames "parte de la x". Mucha gente no consideraría la Nube de Oort como parte del sistema solar, por ejemplo, si se extiende tan lejos o no y podría tener lo mismo con la galaxia, pero peor porque es posible que no consideres una estrella como parte de la galaxia a pesar de que está dentro de lo que consideras la galaxia y las galaxias están más o menos definidas por las estrellas...

Respuestas (3)

La respuesta corta es: probablemente no mucho, porque las galaxias son objetos muy borrosos sin "bordes".

Si observa el disco estelar, simplemente se desvanece en densidad, sin evidencia de un corte brusco (esto es cierto para las galaxias de disco en general). Puede haber o no una "ruptura" en algún radio, pero esto solo marca el comienzo de una caída más pronunciada en la densidad, no un "borde" en ningún sentido real. El disco de gas se extiende aún más lejos (es decir, más lejos de lo que podemos rastrear fácilmente las estrellas en el disco), y tampoco muestra mucha evidencia de un corte brusco.

También hay un halo redondo de estrellas, que es de baja densidad pero se extiende a por lo menos 400.000 años luz; Recientemente se descubrieron dos estrellas que plausiblemente forman parte del halo y se encuentran a distancias de unos 800.000 años luz. (Tenga en cuenta que hay otras galaxias , como la Gran y la Pequeña Nube de Magallanes, que están más cerca de nosotros y del centro de la Vía Láctea, por lo que debe aceptar que las galaxias individuales se pueden encontrar "dentro" de otras galaxias. )

Y luego está el halo de materia oscura...

Puedo pensar en dos formas en las que podría hablar sobre el límite exterior de una galaxia aislada (que es una especie de Vía Láctea) desde una perspectiva teórica. El primero es la idea de un "choque de acreción" de halo, en el que el gas relativamente frío que cae sobre la galaxia desde el espacio intergaláctico choca con el halo de gas caliente de la galaxia ("caliente" = millones de grados), creando un choque donde el gas que cae se ralentiza y la densidad local del gas aumenta. (Esto es un poco análogo a la heliopausa, aunque la dirección del flujo de gas es al revés: la heliopausa es donde el viento solar saliente choca contra el gas interestelar más o menos estacionario). El problema es que los halos calientes y extensos de gas se cree que se forman solo alrededor de masas masivasgalaxias, y no está claro que la Vía Láctea sea lo suficientemente masiva para calificar. Tampoco funcionará para galaxias en grupos y cúmulos masivos, donde las galaxias individuales ya no acumulan gas (el cúmulo es lo que tiene el halo caliente y el choque de acreción).

La otra posibilidad es una región donde las partículas de materia oscura que caen se fusionan en el halo de materia oscura (cuyas partículas están orbitando dentro de su potencial gravitacional común y, por lo tanto, ya no caen hacia el centro). Las simulaciones sugieren que a medida que uno se mueve hacia el interior, la densidad local de materia oscura comienza a aumentar con bastante rapidez en este punto (y la velocidad promedio de las partículas de materia oscura cambia), pero sigue siendo un proceso bastante suave (a diferencia del gas, las partículas de materia oscura son no "chocando" entre sí). No hay forma de determinar dónde está esto para la Vía Láctea, aparte de algo realmente vago como "tal vez 1 millón de años luz".

Gran respuesta, gracias. Exactamente lo que estaba buscando. He buscado esto varias veces en el pasado pero nunca he podido encontrar una discusión al respecto.

Se argumenta que el borde de la galaxia tiene el halo de materia oscura a unos 100.000 años luz, pero hay argumentos que extienden la galaxia desde cualquier lugar entre 120.000 y 200.000. Sin embargo, el factor principal para poner el borde en alrededor de 100,000 años luz es que hay una gran caída de densidad de estrellas sin razón conocida.

De manera similar, se dice que la profundidad de la galaxia es de 10 000 li en el bulbo y de 1 000 li en el resto del plano galáctico. De manera similar, no se conoce ninguna razón para la caída de la densidad de estrellas en esa dirección. Y hay una estructura masiva de rayos X y rayos gamma que sale del centro galáctico que está a 50,000 ly a cada lado, lo que podría argumentar que es el borde real de la galaxia a lo largo de ese eje.

Entonces, lo que se encuentra en el borde de la galaxia depende de cómo defina el borde de la galaxia, que podría ser:

  • 100k x 100k x 10k
  • 100k x 100k x 100k
  • 200k x 200k x 10k
  • 200k x 200k x 100k
  • 120k x 120k x 10k
  • 120k x 120k x 100k

O podría usar algún otro número arbitrario, pero necesitaría hacer ese argumento.

Sin embargo, creo que una definición de densidad de estrellas debería ser cómo deberíamos definir las cosas "oficialmente" porque es más o menos como la mayoría de la gente piensa en los límites galácticos en primer lugar. Por supuesto, si lo defines así, entonces estás lidiando con problemas como el Nuevo Brazo Externo donde la densidad cae y luego aumenta, la densidad real no es una forma perfecta, y podríamos tener que decir que las cosas que llamamos 2 o 3 galaxias son en realidad 1 galaxia, como las 2 galaxias enanas que orbitan la Vía Láctea o donde existen 2 galaxias con una corriente de estrellas entre las dos a medida que se fusionan durante millones/billones de años.

Gracias por una descripción interesante. ¿Qué pasa con el medio interestelar dentro de una galaxia? ¿Hay algún punto en el que sea dominado por el medio intergaláctico que podría considerarse un borde de la galaxia? Así parece ser como los astrónomos piensan en el borde del sistema solar: el punto donde el medio interplanetario es dominado por el medio interestelar.
@Lycan No sé. Si así es como lo piensan, entonces lo definen, así que supongo que es correcto, pero estás hablando en gran medida de plasma y radiación que serían más fluidos, flujos, ondas, giros, etc., por lo que todavía tienes el mismo problema, es no es una forma perfecta y obtendrá formas extrañas que dan como resultado que las galaxias múltiples se conviertan en 1, o estructuras que "parten de la galaxia" que se extienden mucho, haciendo que la galaxia sea más larga, pero nadie piensa en ellos como definidores del tamaño de la galaxia en forma.

Mientras que el viento solar es bastante homogéneo en todas las direcciones, la galaxia expulsa vientos estelares de regiones de formación estelar discretas y temporales. Protoestrellas y estrellas gigantes que se convierten en supernovas jóvenes, perforan "chimeneas" a través del medio interestelar en el disco galáctico aquí y allá. La Pelusa Local está entre nuestra región dentro de la Chimenea Local , una región de densidad relativamente baja formada por la presión de las estrellas jóvenes y en explosión en la Asociación Escorpio-Centauro a 400 años luz de aquí. Y el agujero negro supermasivo enciende y apaga su chorro dependiendo de cuándo acumula material. No creo que haya un viento pangaláctico de la Vía Láctea que se parezca en nada al viento solar. ¿Pero tal vez alrededor de una galaxia cuásar intensamente llena de estrellas?

¡Muy interesante! No tenía ni idea de las chimeneas.
@Lycan No soy un experto, pero no creo que tu pregunta haya sido realmente respondida. Otra forma de preguntar esto sería: "¿Se mueve la Vía Láctea a través del medio intergaláctico local o se mueven juntos?" Se ha publicado que la Vía Láctea se mueve hacia el "Gran Atractor" a unos 600 km/s (la velocidad del viento solar es de unos 400 km/s). La densidad del medio intergaláctico se ha estimado en alrededor de 1H por metro cúbico (1H por cm cúbico para el ISM). Si dice que el ISM se encuentra con el IGM a unos 300 km/s, entonces la presión igual en la "galacticopausa" sería de unos 10E-22 N/m2
@Lycan continuación En comparación, la presión del viento solar donde hay un equilibrio con el ISM es del orden de 10E-13 N/m2. Llegué a este valor ya que la presión del viento solar en la Tierra varía entre 1-6 x 10E-9 N/m2 y la heliopausa se estima entre 80 y 120 AU.
@JackR.Woods Definitivamente suena como lo que estaba visualizando. Realmente no tengo la comprensión para evaluar sus números aquí. Solo para agregar algo más, desde entonces encontré en la página del medio interestelar en Wikipedia esta nota: "[El ISM] llena el espacio interestelar y se mezcla suavemente con el espacio intergaláctico circundante". Posiblemente signifique que no tiene un borde abrupto sino que se mezcla en un gradiente suave. Desafortunadamente no tiene fuente.
Tal vez el IGM local se esté moviendo hacia el "Gran Atractor" aproximadamente a la misma velocidad que la galaxia.
@JackR.Woods Sí, creo que todo en todo el Grupo Local y mucho más se está moviendo hacia él a una velocidad similar. Está a cientos de millones de años luz de distancia. La IGM entre nosotros y Andrómeda está dentro de los 2½ millones. Y la estrella estalla en vientos que dejan el disco MW en su mayoría, si no en su totalidad, llueve por gravedad, como la lava arrojada por los volcanes. Ese sería el viento por el que viaja nuestra galaxia. En promedio, lo mismo desde todas las direcciones, pero temporalmente irregular a nivel regional.
¿Qué hay al borde de la galaxia?
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