Nieokiełznana grawitacja

Obserwacje gwiazd przy pomocy coraz precyzyjniejszych instrumentów pozwalają na odkrywanie obiektów kosmicznych które stwarzają poważne problemy z wyjaśnieniem ich zachowań.

 

 

Obserwacje gwiazd przy pomocy coraz precyzyjniejszych instrumentów pozwalają na odkrywanie obiektów kosmicznych które stwarzają poważne problemy z wyjaśnieniem ich zachowań, zarówno pod względem ilościowym jak i jakościowym. Niedawno w naszej galaktyce odkryto nową klasę superszybkich gwiazd (z ang. hypervelocity star, HVS), które poruszają się z prędkościami rzędu 1,5 miliona km/h co daje 416 km/s, gdy prędkości orbitalne gwiazd są rzędu 250 ko/s.

9062e47227a11a6d3dfeade1d8a1caa2.pngźródło; http://www.popsci.com/article/technology/why-are-these-stars-fleeing-milky-way?dom=PSC&loc=recent&lnk=1&con=why-are-these-stars-fleeing-the-milky-way

Wcześniej sądzono że tego typu gwiazdy doznają przyspieszenia na skutek przechwycenia bliźniaczej gwiazdy z układu podwójnego przez czarną dziurę, ale takie zdarzenie jest możliwe tylko w centrum galaktyki. Dokładne wyznaczenie trojektori ruchu gwiazd HVS (widoczne na zdjęciu) wyraźnie wskazują za miejsce doznanego przyspieszenia, obrzeża galaktyki. Z równości przyspieszenia odśrodkowego z przyspieszeniem grawitacyjnym g, gdzie V ² / r = g wynika że jeżeli prędkość wzrośnie 416 km/s / 250 ko/s.=1,664 razy to przyspieszenie musi wzrosnąć 1,664 ² =2,768 razy. Jaki mechanizm powoduje kolejną zmianę przyspieszenia na krańcach galaktyki? W artykule „Efekt Allaisa i ciemna materia ‘’przy pomocy grawitacyjnego efektu Dopplera można wyjaśnić płaskość krzywej rotacji bez konieczności powoływania hipotetycznej ciemnej materii. Dla przypomnienia do obliczeń z grawitacyjnego efektu Dopplera wynikają trzy równania.
1,Zmiana przyspieszenia grawitacyjnego przy oddalaniu .      Δg= g (V/c+2(V/c) ² ) /(1+V/c)
2,Zmiana przyspieszenia grawitacyjnego przy przybliżaniu . . Δg= g (-V/c+2(V/c) ² ) /(1-V/c)
3,Różnica tych przyspieszeń dla V<c/2     Δg=2g(V/c) ² / (1+(V/c) ²
Przyjąłem tam bardzo uproszczony model galaktyki w celu oszacowania liczby gwiazd biorących udział w zaćmieniach jej jądra zwiększając oddziaływanie grawitacyjne sumaryczne pięciokrotnie (jasna materia to około 20%). Zakładam że względna prędkość ma wartość średnią i stałą która wynosi V=20km/s. Jest równa prędkości sąsiednich gwiazd od Słońca.
g(1+2(V/c)^2) ^N=5g
N= ln(5) / ln(1+2(V/c)^2 =1,81E 8
Jeżeli założymy równie uproszczony model Drogi Mlecznej to może się wydarzyć taka konfiguracja ciągu sąsiednich gwiazd których wzajemne odległości będą rosły z prędkością V. Ta prędkość jest zmienna i zależy głównie od promienia orbity ale dla uproszczenia obliczeń przyjmuję prędkość mijania gwiazd w pobliżu Słońca, V=20 km/s. Nie trudno zgadnąć że ten ciąg gwiazd przyjmie kształt spirali i chyba innej możliwości niema. Ten ruch gwiazd powodujący wzajemne oddalanie, na skutek grawitacyjnego efektu Dopplera wywoła kolejny przyrost przyspieszenia grawitacyjnego z równania 1.
Δg= g(1+ (V/c+2(V/c) ² ) /(1+V/c))^N=2,768 g
Wykonując proste obliczenia dostajemy N=15278 gwiazd Przy promieniu galaktyki równym 50 000 lat świetlnych oraz zakładając średnią odległość gwiazd równą 4 lata świetlne to liczba gwiazd w ciągu wyniesie 12500, Należałoby tu uwzględnić fakt że krzywa spiralna (widoczne na zdjęciu) jest około trzy razy dłuższa od promienia, co w istotny sposób wydłuża ten ciąg Trudno określić jak często gwiazdy przyjmują taką konfigurację, niemniej na dzień dzisiejszy tego typu gwiazd odkryto już 20 i pewnie na tym nie koniec. Jako dowód na potwierdzenie powyższych rozważań można uznać fakt że pomiary prędkości rotacji  wielu galaktyk dają na obrzeżach wynik maksymalny.
Dynamika ruchu gwiazd w galaktykach jest niezwykle skomplikowanym procesem którego nie są w stanie opisać formuły choćby najbardziej złożone, dlatego należałoby stworzyć symulację komputerową która, być może ściśle zweryfikowałaby powyższe, bardzo przybliżone rozważania.

Iwanowski Krzysztof