Gece gökyüzü küresel bir kümenin içinden nasıl görünür?

22

Hava açık olduğunda, yıldızlara bakabiliriz. Ve normalde binlerce tanesini görürüz, hepsi bizden uzakta bir den daha fazlasıydı . $\textrm{pc}$

Şimdi, bir kaç alanından oluşan yaklaşık oluşan küresel kümeler var . Oustside'den şöyle görünüyorlar: $10^5$ $\textrm{pc}$

Küresel bir küme

Şimdi, onlar (ve bütün gökyüzü) içeriden nasıl görünüyor? Güneş sisteminin böyle bir kümenin içinde olduğunu hayal edin. Büyük bir değişiklik olur mu? Gece ve gündüz arasında önemli bir fark olur mu? Orada astronomi okumak daha kolay mı yoksa zor mu?

PS Sorunun kredileri Ross Kilisesi'ne gidiyor.

amateur-observing fundamental-astronomy globular-clusters

— Alexey Bobrick
kaynak

1

Emin değilim, ama belki de dış kısımları dışında küresel bir küme (GC) içinde istikrarlı bir yaşanabilir bölge olmadığını düşünürdüm. Yıldız yoğunluğu o kadar yüksektir ki, güneş sistemi benzeri nesneler yıldız karşılaşmaları tarafından yok edilebilecek / dengelenecektir. Dolayısıyla bildiğimiz yaşam, orada asla oluşmayabilir. Dahası, primordial olmayan elementlerin (astronomi argodaki "metaller") fraksiyonu , en azından Samanyolu'nun eski GC'lerinde çok düşüktür. Düşük yıldızlarının gezegenleri barındırması çok daha düşüktür. Bu nedenle, GC gece gökyüzünü bu kadar gözlemleyen hiç kimse olmayabilir.

Z

$Z$

Z

$Z$

— Walter,

1

Sevgili @Walter, evet, bu doğru. Güneş sistemi yaklaşık yıldan daha uzun bir süre boyunca kararlı olmaz ve hatta orada oluşmazdı. Bununla birlikte, Güneş ve Dünya'yı alıp böyle bir kümeye koymayı başarırsa gökyüzünün nasıl görüneceğini hala merak ediyorum.

10^{3}

$10^3$

— Alexey Bobrick

3

Asimov hikayesi Nightfall bu durumu açıklar.

— dotancohen

1

@Walter Dr. Rosanne DiStefano, HZ'nin GC'lerde baskın olan kırmızı cücelere o kadar yakın olduğunu ve nadiren yıldızlarla karşı karşıya kaldıklarını savunuyor . Ve yıldız metalikliği ile bilinen karasal ekzoplanetler arasında gözlemlenen bir ilişki olmadığı (gaz devlerinin aksine).

— LocalFluff

14

Küresel kümeler, kompozit yıldız sistemlerinin spektrumunda ilginç bir yere sahiptir. Sizin de belirttiğiniz gibi, bunlar oldukça yoğun yıldız popülasyonlarıdır ve daha büyük cüce galaksilerin aksine herhangi bir karanlık madde bileşeninden yoksundurlar.

İkili etkileşimler, küresel kümeleri simüle etmede çok önemli hale gelir ve ilginç bir şekilde (belki de şaşırtıcı olmayan bir şekilde), küresel bir kümede bulunan bir gezegenin keşfi örneği, ikili yıldız sistemi etrafında olmuştur (bakınız: PSR B1620-26 b ; gezegen bir pulsar ve beyaz cücenin yörüngesinde bulundu.). Bu, başka örnekler olmadığını söylemek değildir, ancak, bu benim karşılaşmam için en kolay olandı. Bu durumun ne kadar yaygın olduğunu ve ek olarak, içinde yaşadığı potansiyel olarak oldukça kaotik bir ortamın ne kadar istikrarlı olduğunu bilmek isterim. Sorunuz lehine sormak için mantıksız bir olmamak.

Viki sayfasından:

Küresel kümeler yüksek yoğunluklu yıldız içerebilir; ortalama olarak, kübik parsek başına 0.4 yıldız, kümenin çekirdeğinde kübik parsek başına 100 veya 1000 yıldıza yükselme. [26] Küresel bir kümedeki yıldızlar arasındaki tipik uzaklık yaklaşık 1 ışık yılıdır, [27] fakat özünde, ayırma Güneş Sistemi'nin boyutuyla karşılaştırılabilir (Güneş Sistemi yakınındaki yıldızlardan 100 ila 1000 kat daha yakındır) . [28]

Bu bana küresel küme içindeki yerin biraz önemli olacağını gösteriyor gibi görünüyor. Çekirdeğin yıldızları arasındaki ortalama uzaklık en yakın komşumuzdan yaklaşık üç bin kat daha yakınsa (bazı bakış açısını tahmin edebileceğim tahminim: Proxima Centauri'ye 100 bölü birkaç ışıklı 3000AU civarında (Pluto'dan 100 kat daha uzak) güneşten))), daha sonra kararlı yörüngeler içeriye doğru kaydırılabilir veya iki cisim etkileşimi nedeniyle basitçe bulunmayabilir.

Bununla birlikte, eğer yaşam var olsaydı (sorunuzun amacı için yapacağımız bir varsayım), biri çok farklı bir gece gökyüzünü görecekti. Bu makaleye göre , küresel küme M92'deki yıldızların sayı yoğunluğu profili, aşağıdaki forma sahip olan oldukça iyi bir Wilson Profili izlemektedir:

f_{W} = A {e^{- a E} - e^{- a E_{0}} [1 - a (E - E_{0})]}

$f_{W} = A\{ e^{-aE} - e^{-aE_{0}} [1 - a(E-E_{0}) ] \}$ burada . E, yıldızın özgül enerjisidir:

E \leq E_{0}

$E \le E_{0}$

E = v^{2} / 2 + Φ (r)

$E = v^{2}/2 + \Phi(r)$

ve , Poisson denkleminden belirlenen ortalama alan çekim potansiyelidir. Her model ailesi için , yukarıdaki dağılım fonksiyonundaki A, ve a sabitleri, iki boyutlu ölçeği (tipik bir yarıçap ve tipik bir kütle veya hız) ve bir boyutsuz parametresini, potansiyel kuyunun merkezi derinliğini ( Konsantrasyon parametresi ile ilgili) (bütün bilgiler bağladığım kağıttan alınmıştır). $\Phi(r)$ $E_{0}$

Küresel kümelerin, genellikle çoklu kuşaklardan oluştukları "basit yıldız popülasyonları" olmadığı görülüyor (kaynaklar: 1 , 2 ). Bununla birlikte, küresel kümeler, genel olarak popülasyon II yıldızlarından oluşur ve diğer yıldız kümelerine kıyasla daha eski yıldız sistemleridir. Tüm bunları ortaya koyuyorum, çünkü yıldızların sayı yoğunluğuna ek olarak, yıldız türlerinin yıldız dağılımı, gece gökyüzünün nasıl görüneceği konusunda kesinlikle önemli bir faktör olacaktır. Mavi bir süperstandan bininci bir ışık yılı yaşadıysanız, bunun günlük olarak ne göreceğinizde çok büyük bir fark yaratacağını hayal edebilirsiniz. Aynı mesafede, bir süper yıldız, sırasına göredir. $10^{5}$ Zaman eden güneş ışıma gücü (ve bu nedenle , çünkü akış tutma sabiti). Güneşimizle aynı mesafede , akışın katına sahip bir yıldızın büyüklüğü görünürde yaklaşık -38 büyüklüğünde olacaktır (Testel olarak Rigel kullandım; bu bizim gökyüzünde 12 olan bir yıldız üretir) Güneşimizden daha parlak olan büyüklükler). Bunu, küresel bir kümenin ortasındaki yıldızlar arasındaki ortalama mesafeye hareket ettirirsek, aşikar bir büyüklük elde ederiz: $10^{5}$ $L \propto f$ $D_{L}$ $10^{5}$

$M = -6.43$ , arasında AU. $m=-38$ $d=1$
$m=-26.43$ den bir mesafede (globular kümenin merkezinde yıldızlı arasında yeni ortalama mesafe) $M=-6.43$ $d = .00326 ly$

Başka bir deyişle, küresel bir küme içindeki yıldızlar arasında ortalama bir mesafedeki mavi bir üstdevim, güneşimizin bize olduğu kadar parlak görünmektedir! Bu kesinlikle delilik. Güneşle ilişkili olarak nerede olduğuna bağlı olarak, iki gün veya potansiyel olarak bir gün, gezegeninizin bir kez dönmesi için geçen sürenin yarısından büyük olan bir sonuç verebilir. Bunun, optik (ve daha kısa dalga boylarında) gözlemlenmeye kesinlikle engel olacağını hayal ediyorum.

— Astromax
kaynak

m

$m$

M

$M$

E_{0}

$E_{0}$

R_{c o r e} / N_{*, c o r e}^{1 / 3}

$R_{core}/N_{*,core}^{1/3}$

1

Tıpkı bir kurgu olarak, bir başka ilginç soru, küme çekirdek çökmüşse veya olmasa da bir şeyin değişip değişmeyeceği olacaktır. Ayrıca haklısınız, MS sonrası çıkan yıldızlar şimdi ve sonra küme içinden bakıldığında fark yaratacaktır.

— Alexey Bobrick

7

Aslında, bazı insanlar son zamanlarda daha ciddi olarak bakmış ve gece gökyüzünü küresel bir küme içinden görüldüğü gibi görselleştirmek için bir bilgisayar simülasyonu yapmıştır.

Makale son zamanlarda Astronomi dergisinde yayınlandı.

Bu, küresel bir küme içindeki tipik bir görüntünün sadece bir örneği:

görüntü tanımını buraya girin

Burada daha fazla tartışma bulunabilir: http://io9.com/what-the-night-sky-would-look-like-f--inside-a-globul-1589324556

Ve William Harris ve Jeremy Webb'in makalesini içeren dergi sayılarını burada bulabilirsiniz: http://www.astronomy.com/magazine/press-releases/2014/05/july-2014

— Alexey Bobrick
kaynak

6

Küresel bir kümedeki tipik bir konumda (belki de merkez ve kenar arasında olabilir), yıldız yoğunluğundan dolayı gökyüzünde çok daha parlak yıldızlar olacaktır. Bunlar, küresel kümenin merkezinden gelen daha fazla ışıkla birlikte gökyüzünde eşit olmayan bir şekilde dağılmış olacaktı.

$\approx -3$

Yabancı gözlerimiz dalga boylarını ayırt etmede iyi olsaydı, gökyüzü daha kırmızı görünürdü . Küresel kümeler, çok eski yıldızlara (daha kırmızı) ve aktif yıldız oluşum bölgeleri olmadıkları için çok az sayıda büyük yıldıza (daha az mavi) sahiptir.

— Zack Li
kaynak

4

Bir küresel küme o eşdeğer olabilmesi için bize veri varsayalım M13 .

300.000 yıldız ve 1 ly yarıçapı göz önüne alındığında, homojen bir yoğunluk alalım.

Diğer bir varsayım, tüm yıldızları Güneş benzeri olarak düşünmektir.

Sayı yoğunluğu olarak hesaplanabilir.

ρ = \frac{300000 * 3}{4 π (1 l y)^{3}} \approx 9 \times 10^{- 44} m^{- 3}

$\rho = \frac{300000*3}{4\pi(1\ ly)^3} \approx 9 \times10^{-44}\ m^{-3}$

Şimdi, ortalama serbest yol için formülü kullanma

λ = \frac{1}{\sqrt{2} π D^{2} ρ}

$\lambda = \frac{1}{\sqrt{2}\pi D^2 \rho}$

D = 14 \times 10^{8} m

$D = 14 \times 10^{8}\ m$

λ \approx 10^{24} m \equiv 10^{8} l y

$\lambda \approx 10^{24}\ m \equiv 10^{8}\ ly$

Şimdi size en yakın yıldızlar bu kadar uzaksa gökyüzünün nasıl görüneceğini görmek için dahi olmak zorunda değilsiniz. Neredeyse kendi gökyüzümüz gibi olacak ama her yöne yalnızca çok fazla yıldız olacak. Alınan akıda özel bir artış olmayacak.

Merkezde sayı yoğunluğu çok daha yüksektir. Ancak merkezdeki yoğunluğun ortalama değerden daha yüksek siparişler olduğunu varsaysanız bile, ilginç olmayan görünüm var! Zack'in belirttiği gibi, eski yıldızların bolluğu nedeniyle çok uzun dalga boylu ışığımız olacak.

Optik görüşün çok çekici olmayacağı, ancak küresel bir kümenin merkezinde olma konusunda belli bir heyecan olduğu belirtiliyor. Orada uzun süre kalmak, çarpışmalardan kaçınmaktan veya radyasyon ve yıldız rüzgarlarından, küresel küme için sık görülen çarpışmalar ve novalardan sağ çıkmadan hayatta kalmak çok zordur.

— Cheeku
kaynak

λ

$\lambda$

p c / N^{1 / 3} \approx 10^{- 2} p c

$pc/N^{1/3}\approx 10^{-2} pc$

Hayır, küresel kümedeki herhangi iki yıldız arasındaki ortalama mesafenin sırasını kaba bir tahmin olarak kullanıyorum.

— Cheeku

10^{8}

$10^8$

Evet, bu özel tahmin benim tek tip olduğunu düşündüğüm sayı yoğunluğuna oldukça bağlı. Çok fazla makale araştırdım ve defterimde uzun hesaplamalar yaptım ama sonra nasıl göründüğü hakkında bir fikre ihtiyacın vardı ...

— Cheeku

1

@AlexeyBobrick Şimdi anlıyorum. Kendi cevabımdan öğreneceğim bir şey var. İyi!

— Cheeku