устройство галактики андромеда

[stalvoron]

Добрый вечер, уважаемые форумчане. С интересом наблюдая за обсуждением темы про сингулярность и попутно узнавая в интернете сопутствующую информацию, ознакомился в Вики с описанием галактики Андромеды. После прочитанного возникло несколько вопросов. А именно. 1. Каким образом предполагаемые две центральные ЧД с массами порядка миллиардов звёздных масс могут гравитационно удерживать систему с триллионным порядком звёзд, не считая того, что там есть, кроме, звёзд? И корректно ли считать,что большая масса удерживает меньшую и обуславливает вращение её вокруг себя, или это ошибочное восприятие взаимодействия массивных тел? Или центр гравитационного удержания системы может не содержать массы в этой точке? 2.Как такое плотное скопление звёзд остаётся стабильным в аспекте взаимовлияния. В смысле - в одном из обсуждений прозвучало мнение (посмотрев на анимацию к описанию задачи трёх тел, я с этим согласен пусть и интуитивно), что система из трёх массивных тел типа ЧД или звёзд, маловероятна из за того, что такая система не стабильна. А в Андромеде рядом друг с другом столько масс и они не "разлетелись" и не "слиплись". Я понимаю, что в определённых условиях система может быть стабильной,
например планеты вокруг звезды, спутники вокруг планет,или материал планетных колец . Что то улетит за миллиарды лет, что то столкнётся, то что останется, "устаканится" на стабильных орбитах .Но это видится в небольших количественных масштабах (относительно конечно). А на снимках же Андромеды, звёзды выглядят сплошной тканью, т.е находятся "плотно","рядом". Что же их удерживает, в течении миллиардов лет. Ведь Андромеда старше нашей галактики. Или всё таки расстояния между звёздами в Андромеде на самом деле исключают взаимовлияние? Был бы благодарен за объяснение.

[Dmitriy40]

stalvoron в сообщении #1615160 писал(а):

1. Каким образом предполагаемые две центральные ЧД с массами порядка миллиардов звёздных масс могут гравитационно удерживать систему с триллионным порядком звёзд,

Галактику (любую в общем) удерживают не центральные чёрные дыры, а сами звёзды галактики (и тёмное вещество разумеется).

stalvoron в сообщении #1615160 писал(а):

Или центр гравитационного удержания системы может не содержать массы в этой точке?

Разумеется может - тор (бублик). Или любая система двух тел сравнимой массы.

stalvoron в сообщении #1615160 писал(а):

2.Как такое плотное скопление звёзд остаётся стабильным в аспекте взаимовлияния.

Так каждая отдельная звезда движется в поле всех других звёзд (общем гравитационном поле части галактики внутри своей орбиты), а не в поле лишь пары ближайших. А так как звёзды достаточно далеки друг от друга (мы же не берём двойные-кратные системы), то и задачи трёх тел не возникает, задача скорее движения точки в практически фиксированном гравитационном потенциале (ну кроме нескольких сотен/тысяч самых центральных объектов в галактике), а она устойчива.

[sergey zhukov]

stalvoron
Кстати, не предполагается, что в центре галактики Андромеда две ЧД. Разговор про два ядра, но ЧД - только одно из них.
Как говорит Сергей Попов, если из центра галактики удалить центральную ЧД, то почти ничего не изменится. На самом деле в центре галактического диска может ничего не быть. Если задать произвольное распределение плотности вещества по радиусу диска, то всегда можно подобрать такое распределение окружной скорости по радиусу диска, чтобы система была стабильной. Можно взять диск с равномерной плотностью, убывающей по радиусу, увеличивающейся, нулевой или нет в центре и т.д. Не центральный объект притягивает все остальное. Вся масса звезд создает общее поле, в котором эти же звезды и движутся.

Что касается трех тел. Никто и не гарантирует стабильность таких гравитационных систем. Они эволюционируют. Но галактика, хотя она может не иметь центрального тела, все равно ведет себя так, как солнечная система, в которой есть одно центральное массивное тело и много маленьких слабо взаимодействующих планет. Тут важно, что и в том и в другом случае есть практически неизменное поле гравитационного потенциала, в котором движутся объекты. Пока звезды не приближаются друг к другу слишком близко, они воспринимают другие звезды, как непрерывную (и можно даже считать - неподвижную) массу, в поле которой они движутся. Про это Dmitriy40 уже написал.

[Dmitriy40]

sergey zhukov в сообщении #1615164 писал(а):

Но галактика, хотя она может не иметь центрального тела, все равно ведет себя так, как солнечная система, в которой есть одно центральное массивное тело и много маленьких слабо взаимодействующих планет.

Это верно только в рамках текущего вопроса (об устойчивости галактических орбит звёзд), во многих других вопросах это неверно (например кривые вращения галактик). Отвечая так Вы создаёте предпосылки для путаницы в других вопросах. Лучше говорить просто о фиксированном гравитационном потенциале, не указывая его конкретную форму/вид (потому что они значительно отличаются в галактике и в планетной системе).

[sergey zhukov]

Dmitriy40
О, конечно, вид потенциала разный. Это верно. Можно еще так примерно сказать: любая данная звезда притягивается частью диска (как неподвижным телом с известным распределением плотности по радиусу - можно сказать, центральным телом), расположенным "ниже" нее (по радиусу) и игнорирует часть диска, находящуюся "выше" нее. Ясно, что чем дальше звезда от центра, тем более массивное "центральное тело" ее притягивает.

[Geen]

stalvoron в сообщении #1615160 писал(а):

И корректно ли считать,что большая масса удерживает меньшую и обуславливает вращение её вокруг себя

Некорректно. Плюс к тому, большая масса это звёзды, а не ЧД.

stalvoron в сообщении #1615160 писал(а):

центр гравитационного удержания системы может не содержать массы в этой точке?

Центр масс солнечной системы иногда находится вне Солнца.

stalvoron в сообщении #1615160 писал(а):

в одном из обсуждений прозвучало мнение (посмотрев на анимацию к описанию задачи трёх тел, я с этим согласен пусть и интуитивно), что система из трёх массивных тел типа ЧД или звёзд, маловероятна из за того, что такая система не стабильна

Надо опираться на учебники, а не на "мнение" и/или "анимации". Тройных систем звёзд полно.

stalvoron в сообщении #1615160 писал(а):

Но это видится в небольших количественных масштабах (относительно конечно).

И в чём видится "количественный масштаб"?

-- 29.10.2023, 21:19 --

sergey zhukov в сообщении #1615164 писал(а):

то всегда можно подобрать такое распределение окружной скорости по радиусу диска, чтобы система была стабильной.

Я понимаю, что в разделе Астрономия нет ПРР, но можно ли Вас попросить не фантазировать?

[stalvoron]

Dmitriy40 в сообщении #1615162 писал(а):

Галактику (любую в общем) удерживают не центральные чёрные дыры, а сами звёзды галактики (и тёмное вещество разумеется).

.Т.е. образование и существование галактики следует рассматривать не как следствие возникновения, или существования источника гравитационного поля , а как причину существования этого поля? Правильно я Вас понял, уважаемый Dmitriy40?

sergey zhukov в сообщении #1615164 писал(а):

На самом деле в центре галактического диска может ничего не быть.

.А обнаружены такие галактики (в центре которых гарантированно нет скопления звёздной материи в виде массивного объекта)? Спасибо за ответы.

-- 29.10.2023, 21:42 --

Geen в сообщении #1615175 писал(а):

И в чём видится "количественный масштаб"?

Я же отметил, что это "относительно". Я имел ввиду соотношение числа объектов и их массы в сравнении например в галактике и в звёздной системе.

Geen в сообщении #1615175 писал(а):

Центр масс солнечной системы иногда находится вне Солнца.

Из Вашего замечания выше понятно, что утверждение, что планеты солнечной системы вращаются вокруг солнца не корректное(тобишь, неправильное). Я понял.
Спасибо за ответ.

[Dmitriy40]

stalvoron в сообщении #1615178 писал(а):

А обнаружены такие галактики (в центре которых гарантированно нет скопления звёздной материи в виде массивного объекта)?

Про галактики не знаю, разве что самые молодые может быть, а вот "младшие братья" галактик существуют - Рассеянное звёздное скопление.

stalvoron в сообщении #1615178 писал(а):

Т.е. образование и существование галактики следует рассматривать не как следствие возникновения, или существования источника гравитационного поля , а как причину существования этого поля?

Э, тут всё взаимосвязано: было облако газа, оно частично сжалось (и под действием своей массы, и под действием тёмного вещества) и раскрутилось, загорелись звёзды, в центре сжалось больше, там возникло дополнительное "уплотнение", к тому же растущее, в итоге масса в центре сильно превысила массы отдельных звёзд, потому они перестали "чувствовать" каждую ближайшую (а те что не перестали - или объединилась в кратные системы, или разлетелись) и всё типа устаканилось. Ну вот как-то так это вижу, в самых общих чертах. И разделить что тут причина, а что следствие, не возьмусь. Тогда уж причиной надо считать тёмное вещество, газ стекался именно к его уплотнениям, там в основном и образовались галактики.
Почитайте хоть вики про образование и эволюцию галактик, что ли.

-- 29.10.2023, 22:11 --

stalvoron в сообщении #1615178 писал(а):

Т.е. образование и существование галактики следует рассматривать не как следствие возникновения, или существования источника гравитационного поля , а как причину существования этого поля?

Пожалуй да, сильное гравитационное поле галактики возникло как следствие сжатия исходного облака газа (этим же самим полем), изначальное поле было слабым и почти одинаковым везде. Сильное и слабое - это лишь в сравнении, так-то масса конечно менялась слабо (не всё облако превратилось в галактику, да плюс ещё тёмное вещество).
Только повторю, это вот поле - совсем не такое как в звёздной системе с >95% массы в центре, а с массой сильно размазанной по всей галактике (и далеко за её видимыми краями). Например в галактиках поле сначала возрастает от центра к краям и лишь потом начинает убывать.

[sergey zhukov]

stalvoron
Если $A$ усиливает $B$, а $B$, в свою очередь, усиливает $A$, то получается положительная обратная связь. Пока $A$ и $B$ равны нулю, существует неустойчивое равновесие. Если привнести легкое нарушение, то $A$ и $B$ начнут расти и усиливать друг-друга. Скажем, $A$ - это неоднородность плотности, а $B$ - градиент гравитационного потенциала (сила гравитации). Что тут причина, а что - следствие? Вещество натекает в область низкого гравитационного потенциала, или гравитационный потенциал падает вслед за скоплением вещества? Нет смысла делить это на причину и следствие, это два взаимосвязанных параллельных процесса.

-- 30.10.2023, 00:12 --

stalvoron в сообщении #1615178 писал(а):

.А обнаружены такие галактики (в центре которых гарантированно нет скопления звёздной материи в виде массивного объекта)?

Ну, этого не знаю. Если задать подходящие начальные условия (т.е. начать прямо с такой галактики с пустотой в центре), то она теоретически может существовать. Другое дело, что все реальные галактики должны были пройти определенные этапы своего формирования и эволюции (т.е. они не появляются в готовом виде), а это не гарантирует, что такие галактики без ядра в центре непременно получаются в этом процессе.

-- 30.10.2023, 00:23 --

stalvoron в сообщении #1615160 писал(а):

Или центр гравитационного удержания системы может не содержать массы в этой точке?

Это, кстати, совсем просто. Система тел вращается вокруг своего центра масс. Эта точка является неподвижной. Она расчетная: может находится внутри какого-то тела или же в пустоте. Или может периодически находится то там, то там. Вот, скажем, из-за влияния масс всех планет солнечной системы центр масс солнечной системы не только в общем случае не совпадает с центром Солнца, но даже иногда выходит за его (Солнца) поверхность. Об этом выше Geen говорил. Так что Солнце тоже прилично "крутится по орбите". Если бы мы смотрели на нашу солнечную систему издалека, то по этому движению Солнца могли бы обнаружить наши самые крупные "экзопланеты" Юпитер и Сатурн.

[Dmitriy40]

Чисто принципиально галактики без центральной сверхмассивной чёрной дыры существовать могут, я лишь не уверен были ли такие обнаружены: при слиянии двух галактик может получиться так что обе чёрные дыры из центров обеих галактик будут выкинуты из результирующей галактики. Это в общем та же задача трёх (четырёх) тел, только "телами" выступают две галактики и одна-две чёрные дыры, причём последние на порядки меньшей массы чем первые два "тела" и потому вполне могут быть выкинуты на бесконечность. Впрочем через какое-то время в центре образуется новая чёрная дыра, но не мгновенно же, это десятки миллионов лет, так что вероятность обнаружить ненулевая.

[wrest]

stalvoron в сообщении #1615160 писал(а):

А в Андромеде рядом друг с другом столько масс и они не "разлетелись" и не "слиплись".

Ну как "рядом"... Не очень-то. Световые годы. В центре плотнее, ну вот там и дыра большая, в которую много чего "слиплось".

[DimaM]

Dmitriy40 в сообщении #1615184 писал(а):

Про галактики не знаю, разве что самые молодые может быть, а вот "младшие братья" галактик существуют - Рассеянное звёздное скопление.

Неправильные галактики типа Irr II на такое похожи.

[LLeonid3]

Dmitriy40 в сообщении #1615162 писал(а):

Галактику (любую в общем) удерживают не центральные чёрные дыры, а сами звёзды галактики (и тёмное вещество разумеется).

Добавить бы "гипотетическое" тёмное вещество
При численном моделировании дисковой галактики и разном распределении звёздной плотности вполне получаются орбитальные скорости соответствующие наблюдаемым и без ТМ.
Вот картинка: https://disk.yandex.ru/i/loNH51-8-KmnTw

[DimaM]

LLeonid3 в сообщении #1615231 писал(а):

При численном моделировании дисковой галактики и разном распределении звёздной плотности вполне получаются орбитальные скорости соответствующие наблюдаемым и без ТМ.

Правильно будет "изредка получаются". Хотя бы потому, что реальное распределение плотности должно коррелировать с распределением светимости.

[Ende]

LLeonid3
Предупреждение за вводящие в заблуждение ответы уже было. По-видимому, настала пора недельного бана.