Massasegregaatio (tähtitiede)

Dynaaminen massasegregaatio on prosessi, jossa gravitaatiosidonnaisen järjestelmän raskaammat komponentit, kuten tähtijoukko tai galaksijoukko , kerääntyvät järjestelmän keskialueelle, kun taas kevyemmät siirtyvät pois keskustasta.

Kineettisen energian equipartition

Kahden klusterin jäsenen läheisessä lähestymisprosessissa energia ja liikemäärä jaetaan uudelleen. Yleensä tällaisen lähestymistavan aikana molempien komponenttien kineettinen energia saa samat arvot - tapahtuu energian tasa-arvo, joka on samanlainen kuin se, joka johtaa molekyylien kineettisen energian samaan odotusarvoon tietyssä lämpötilassa.

Koska kineettinen energia on verrannollinen massan tuloon nopeuden neliöllä, tasajako tarkoittaa, että klusterin vähemmän massiiviset esineet liikkuvat nopeammin. Massiivisemmat esineet siirtyvät vähitellen alemmille kiertoradoille (radat lähellä klusterin keskustaa) ja kevyet esineet korkeille kiertoradoille.

Aikaa, jonka aikana klusterin jäsenten kineettiset energiat tasoittuvat suunnilleen, kutsutaan klusterin rentoutumisajaksi . Järjestelmän relaksoitumisen aikaasteikko energianvaihdon oletuksena parikohtaisten kohtaamisten aikana voidaan ilmaista likimäärin seuraavasti

t_{\mathrm {relax} }={\frac {N}{8\ln N}}\times t_{\mathrm {cross} }\ ,

missä on objektien lukumäärä klusterissa, on tyypillinen aika, joka kestää objektin ylittää klusterin. Pallomaiselle joukolle, jonka säde on 10 pc ja joka koostuu 100 tuhannesta tähdestä, rentoutumisaika on noin 100 miljoonaa vuotta. Massiivisemmat tähdet suorittavat erotteluvaiheen (siirtyvät keskialueelle) nopeammin kuin valotähtien uudelleenjakautuminen tapahtuu. Eri massaisten tähtien aika-asteikkojen suhdetta voidaan havainnollistaa esimerkillä L. Spitzerin kehittämästä yksinkertaistetusta klusterimallista , joka sisältää vain kahden massatyyppisiä tähtiä ( ja ). Massiivisemmat tähdet (joilla on massa ) suorittavat erottelun loppuun ajoissa $N$ $t_{\mathrm {cross} }$ $m_1$ $m_2$ $m_1$

t_{\mathrm {m_{1}} }={\frac {m_{2}}{m_{1}}}\times t_{\mathrm {relax} }\ .

Kun tutkittiin pallomaista 47 Tucanae -joukkoa Hubble- teleskoopilla , havaittiin valkoisten kääpiöiden erottelu . [yksi]

Alkuperäinen massasegregaatio

Alkuperäinen massan erottelu edustaa epähomogeenista massan jakautumista klusterin muodostumisvaiheen aikana. Johtopäätökset massojen alkuperäisen erottelun esiintymisestä perustuvat virialisaatioajan ja klusterin iän vertailuun. Myös useita dynaamisia mekanismeja, jotka kiihdyttävät virialisaatiota verrattuna esineiden parivuorovaikutukseen, tutkitaan [3]. Tähtien muodostusalueilla spektrityypin O tähdet sijaitsevat usein nuoren klusterin keskialueella.

Haihtuminen

Relaksoinnin jälkeen joidenkin kevyiden esineiden nopeus voi ylittää tietyn klusterin pakonopeuden , minkä seurauksena tällaiset kohteet ylittävät klusterin vetovoiman ja siirtyvät pois siitä. Tätä ilmiötä kutsutaan haihtumiseksi. Samankaltainen ilmiö selittää valokaasun häviämisen planeettojen ilmakehästä: energiatasauksen jälkeen ilmakehän ylemmissä kerroksissa sijaitsevat kevyimmän kaasun molekyylit voivat saavuttaa riittävän nopeuden voittamaan planeetan vetovoiman.

Monet avoimet klusterit haihtuvat vähitellen haihtumisen aikana. Pallomaiset klusterit, jotka ovat tiiviimmin sidottu gravitaatioon, ovat vähemmän alttiita tällaiselle hajoamiselle.

Katso myös

Muistiinpanot

↑ Hubble saa kiinni Stellar Exodus in Action , Space Daily (18. toukokuuta 2015). Arkistoitu alkuperäisestä 18. elokuuta 2016. Haettu 23. lokakuuta 2016.
↑ Kuhn, M. A. et ai. Chandra Observation of the Obscured Star-forming Complex W40 // The Astrophysical Journal : Journal. - IOP Publishing , 2010. - Voi. 725 , no. 2 . - P. 2485-2506 . - doi : 10.1088/0004-637X/725/2/2485 . - . - arXiv : 1010.5434 .
↑ McMillan, S. L. et ai. Dynaamical Origin for Early Mass Segregation in Young Star Clusters (englanniksi) // The Astrophysical Journal : Journal. - IOP Publishing , 2007. - Voi. 655 , no. 1 . -P.L45 - L49 . - doi : 10.1086/511763 . - . - arXiv : astro-ph/0609515 .

Lähteet

Ian A. Bonnell, Melvyn B. Davies. Massasegregaatio nuorissa tähtiklustereissa (englanniksi) // Monthly Notices of the Royal Astronomical Society . - Oxford University Press , 1998. - Voi. 295 , nro. 3 . - s. 691-698 . - doi : 10.1046/j.1365-8711.1998.01372.x . - .

Merritt, David Galaktisten ytimien dynamiikka ja evoluutio (englanti) . — Princeton University Press , 2013. — ISBN 978-0-691-12101-7 .

Spitzer, Lyman S. (jr.). Pallomaisten klustereiden dynaaminen kehitys . - Princeton University Press , 1987. - ISBN 0-691-08309-6 .

Valkoinen, SDM Massojen erottelu ja puuttuva massa Coma-klusterissa // Monthly Notices of the Royal Astronomical Society : Journal . - Oxford University Press , 1977. - huhtikuu ( osa 179 ). - s. 33-41 . - doi : 10.1093/mnras/179.2.33 . - .