Masssegregation (astronomi)

Dynamisk masssegregation  är den process genom vilken de tyngre komponenterna i ett gravitationsbundet system, såsom en stjärnhop eller en galaxhop , ackumuleras i den centrala regionen av systemet, medan de lättare rör sig bort från centrum.

Ekvipartitionen av kinetisk energi

I processen att närma sig två medlemmar av klustret omfördelas energin och momentumet. Som regel, under ett sådant tillvägagångssätt, tar den kinetiska energin för båda komponenterna lika värden - en utjämning av energi inträffar, liknande den som leder till samma förväntade värde för molekylernas kinetiska energi vid en given temperatur.

Eftersom kinetisk energi är proportionell mot produkten av massa gånger kvadraten av hastighet, innebär ekvipartition att de mindre massiva föremålen i klustret kommer att röra sig snabbare. Mer massiva föremål rör sig gradvis till lägre banor (banor nära mitten av klustret), och lätta föremål rör sig till höga banor.

Den tid under vilken de kinetiska energierna för klustermedlemmarna blir ungefär lika kallas klusterrelaxationstiden . Tidsskalan för avslappning av systemet under antagande om energiutbyte under parvisa möten kan ungefärligen uttryckas som

där är antalet objekt i klustret, är den typiska tid det tar för ett objekt att korsa klustret. För en klothop med en radie på 10 pc , bestående av 100 tusen stjärnor, kommer avslappningstiden att vara cirka 100 miljoner år. Mer massiva stjärnor kommer att slutföra segregationsstadiet (flytta till den centrala regionen) snabbare än omfördelningen av ljusa stjärnor kommer att ske. Förhållandet mellan tidsskalor för stjärnor med olika massa kan illustreras av exemplet på en förenklad klustermodell utvecklad av L. Spitzer , som endast innehåller stjärnor med två typer av massa ( och ). Mer massiva stjärnor (med massa ) kommer att slutföra segregationen i tid

När man studerade klothopen 47 Tucanae med Hubble-teleskopet upptäcktes en segregation av vita dvärgar . [ett]

Initial masssegregering

Den initiala masssegregeringen representerar en inhomogen fördelning av massa under klusterbildningsstadiet. Slutsatser om förekomsten av initial segregering av massor är baserade på en jämförelse av tidpunkten för virialisering och klustrets ålder. Ett antal dynamiska mekanismer som påskyndar virialisering i jämförelse med parinteraktioner mellan objekt studeras också [3] I stjärnbildande regioner är stjärnor av spektraltyp O ofta lokaliserade i den centrala regionen av en ung klunga.

Avdunstning

Efter avkoppling kan hastigheten för vissa lätta föremål överstiga flykthastigheten för det givna klustret, vilket resulterar i att sådana objekt övervinner klustrets attraktion och flyttar sig bort från det. Detta fenomen kallas förångning. Ett liknande fenomen förklarar förlusten av lätt gas genom planeternas atmosfär: efter energiutjämningen kan molekylerna i den lättaste gasen, som ligger i atmosfärens övre skikt, få tillräcklig hastighet för att övervinna planetens attraktion.

Många öppna kluster försvinner gradvis under avdunstning. Globulära kluster, som är närmare bundna gravitationsmässigt, är mindre benägna att försvinna.

Se även

Anteckningar

  1. ↑ Hubble fångar Stellar Exodus in Action , Space Daily (18 maj 2015). Arkiverad från originalet den 18 augusti 2016. Hämtad 23 oktober 2016.
  2. ↑ Kuhn, M. A. et al. A Chandra Observation of the Obscured Star-forming Complex W40  //  The Astrophysical Journal  : journal. - IOP Publishing , 2010. - Vol. 725 , nr. 2 . - P. 2485-2506 . - doi : 10.1088/0004-637X/725/2/2485 . - . - arXiv : 1010.5434 .
  3. ↑ McMillan, S.L. et al. A Dynamical Origin for Early Mass Segregation in Young Star Clusters  (engelska)  // The Astrophysical Journal  : journal. - IOP Publishing , 2007. - Vol. 655 , nr. 1 . -P.L45 - L49 . - doi : 10.1086/511763 . - . - arXiv : astro-ph/0609515 .

Källor