Astronomía

¿Cuál es el tiempo característico de la evaporación de las galaxias?

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Para que una estrella abandone su galaxia, probablemente requiera una colisión cercana de 3 cuerpos en el borde de la galaxia. Es poco probable, pero posible. Y, si una estrella una vez obtuvo de alguna manera la velocidad requerida para escapar de la galaxia, entonces escapará y nunca regresará.

Por lo tanto, las galaxias deberían tener un tiempo característico de su evaporación, lo que se podría calcular. Sospecho que este tiempo es probablemente más largo que otros procesos relacionados (expansión del Universo, fin de la edad de las estrellas, etc.), pero existe, puede ser probablemente calculado (muy probablemente, mediante simulaciones numéricas).

Probablemente también dependa del tamaño y la densidad de estrellas de la galaxia.

¿Fue calculado? ¿Como es de grande?


El tratamiento estándar se puede encontrar en (Binney y Tremaine 2008), pero ver también (Adams y Laughlin 1997) para un buen tratamiento.

La escala de tiempo general para la evaporación galáctica es $$ tau_ {evap} = 100 tau_ {relax} sim 10 ^ {19} $$ años.

La escala de tiempo de relajación $$ tau_ {relax} = frac {R} {v} frac {N} {12 ln (N / 2)}, $$ dónde $ R $ es el tamaño del sistema, $ v $ es la velocidad aleatoria típica, y $ N $ es el número total de estrellas. Esto corresponde al tiempo que se tarda en aleatorizar completamente la velocidad de una estrella mediante interacciones con otras estrellas.


¿Cuál es el tiempo característico de la evaporación de las galaxias? - Astronomía

¿Qué causa que una partícula fundamental (por ejemplo, uno de los quarks más pesados) se "descomponga" en otras partículas fundamentales, y de dónde provienen estas nuevas partículas si no son parte de la partícula original?

Me parece que para que una partícula se descomponga, debe tener algún tipo de fuerza interna o externa actuando sobre ella, pero ¿cómo es esto posible si todas las fuerzas son soportadas por otras partículas fundamentales? Y en cuanto a las nuevas partículas formadas, estoy perplejo por su capacidad para surgir después de que la partícula original deja de existir. Soy un estudiante de secundaria con algunos conocimientos de física, pero recién comencé a leer sobre física de partículas.

En cierto sentido, las partículas se descompondrán porque son perezosas: quieren estar en el estado de energía más bajo posible que puedan alcanzar. Entonces, si los productos de desintegración tienen menor energía que la partícula inicial, la desintegración puede ocurrir espontáneamente. Eso significa que la partícula puede estar sentada en medio de la nada sin ninguna fuerza que actúe sobre ella, y aún así se descompondrá. Aunque no es posible predecir el momento exacto en el que ocurrirá la desintegración, las partículas tienen una vida característica que normalmente viven (esto está muy cerca de su vida media, si ha oído hablar de ese término antes).

Por ejemplo, un neutrón es un poco más pesado que un protón, por lo que tiene un poco más de energía que este último. Resulta que si se deja solo, un neutrón libre (uno que no está unido a un núcleo) se desintegrará espontáneamente en un protón, un electrón y un neutrino (esto se llama "desintegración beta"). El tiempo característico para que se produzca la descomposición es de unos 15 minutos.

Finalmente, ¿qué tipo de partículas pueden descomponerse de esta manera? Resulta que cualquier partícula que sea composicion de partículas fundamentales (como protones, neutrones y átomos llenos de protones y neutrones) pueden desintegrarse de esta manera. En cuanto a las partículas fundamentales en sí mismas, un electrón, por ejemplo, no puede transformarse espontáneamente en otra cosa de la misma manera que un neutrón se desintegra. Los quarks que mencionas son un caso más difícil, porque no creemos que los quarks existan de forma aislada.

¿De dónde proceden las nuevas partículas? La mejor respuesta que puedo darte es que provienen de pura energía. Recuerde que Einstein demostró que E = mc 2, es decir, que la masa y la energía son directamente proporcionales entre sí, siendo la velocidad de la luz al cuadrado la constante de proporcionalidad. Entonces, puedes hacer materia con energía y al revés. Entonces, una partícula puede "convertirse en" otro tipo de partícula si hay suficiente energía para hacerlo (y se cumplen ciertas reglas de contabilidad de la física de partículas). En el caso del neutrón y el protón se cumple esta condición, por lo que la reacción puede tener lugar.

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Sobre el Autor

Kristine Spekkens

Kristine estudia la dinámica de las galaxias y lo que nos pueden enseñar sobre la materia oscura del universo. Obtuvo su doctorado en Cornell en agosto de 2005, fue becaria postdoctoral Jansky en la Universidad de Rutgers de 2005 a 2008 y ahora es miembro de la facultad en el Royal Military College of Canada y en la Queen's University.


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Título: La evaporación y supervivencia de las coronas de galaxias en racimo. II. La efectividad de la conducción térmica anisotrópica y la supervivencia de las colas galácticas desnudas

Simulamos la conducción térmica anisotrópica entre el medio intracluster (ICM) y el gas del medio interestelar coronal caliente (ISM) en el cúmulo de galaxias. En el Documento I, simulamos la evaporación del ISM caliente debido a la conducción isotrópica (posiblemente saturada) entre el ISM y el ICM. Descubrimos que las coronas calientes se evaporan en ∼10 Myr escalas de tiempo, significativamente más cortas que el ∼10 Tiempos de pérdida de gas myr debido a la extracción de presión del pistón. No se forman colas de gas extraído. Esto está en tensión con la ubicuidad observada y la longevidad implícita de las coronas compactas de rayos X y las colas ISM desnudas, y requiere la supresión de la evaporación, posiblemente debido a los campos magnéticos y la conducción anisotrópica. Realizamos una serie de simulaciones de túneles de viento similares a las del Documento I, que ahora incluyen campos magnéticos ISM e ICM. Simulamos el efecto de la conducción anisotrópica para un rango de configuraciones de campo magnético extremo: paralelo y perpendicular al viento ICM, y continuo y completamente desarticulado entre el ISM y el ICM. Encontramos que cuando la conducción es anisotrópica, la pérdida de gas debido a la evaporación se reduce severamente, las tasas generales de pérdida de gas con y sin conducción anisotrópica no difieren en más del 10% al 20%. Los campos magnéticos también evitan que tailsmore & raquo despojado se evapore en el ICM mediante el blindaje y proporcionan pocas vías para el transporte de calor entre el ICM y el ISM. La morfología de las colas desnudas y los campos magnéticos en las colas y estelas de las galaxias son sensibles a la configuración inicial del campo magnético. & laquo menos


¿Cuál es el tiempo característico de la evaporación de las galaxias? - Astronomía

¿Qué causa que una partícula fundamental (por ejemplo, uno de los quarks más pesados) se "descomponga" en otras partículas fundamentales, y de dónde provienen estas nuevas partículas si no son parte de la partícula original?

Me parece que para que una partícula se descomponga, debe tener algún tipo de fuerza interna o externa actuando sobre ella, pero ¿cómo es esto posible si todas las fuerzas son soportadas por otras partículas fundamentales? Y en cuanto a las nuevas partículas formadas, estoy perplejo por su capacidad para surgir después de que la partícula original deja de existir. Soy un estudiante de secundaria con algunos conocimientos de física, pero recién comencé a leer sobre física de partículas.

En cierto sentido, las partículas se descompondrán porque son perezosas: quieren estar en el estado de energía más bajo posible que puedan alcanzar. Entonces, si los productos de desintegración tienen menor energía que la partícula inicial, la desintegración puede ocurrir espontáneamente. Eso significa que la partícula puede estar sentada en medio de la nada sin ninguna fuerza que actúe sobre ella, y aún así se descompondrá. Aunque no es posible predecir el momento exacto en el que ocurrirá la desintegración, las partículas tienen una vida característica que normalmente viven (esto está muy cerca de su vida media, si ha oído hablar de ese término antes).

Por ejemplo, un neutrón es un poco más pesado que un protón, por lo que tiene un poco más de energía que este último. Resulta que si se deja solo, un neutrón libre (uno que no está unido a un núcleo) se desintegrará espontáneamente en un protón, un electrón y un neutrino (esto se llama "desintegración beta"). El tiempo característico para que ocurra la descomposición es de aproximadamente 15 minutos.

Finalmente, ¿qué tipo de partículas pueden descomponerse de esta manera? Resulta que cualquier partícula que sea composicion de partículas fundamentales (como protones, neutrones y átomos llenos de protones y neutrones) pueden desintegrarse de esta manera. En cuanto a las partículas fundamentales en sí mismas, un electrón, por ejemplo, no puede transformarse espontáneamente en otra cosa de la misma manera que un neutrón se desintegra. Los quarks que mencionas son un caso más difícil, porque no creemos que los quarks existan de forma aislada.

¿De dónde proceden las nuevas partículas? La mejor respuesta que puedo darte es que provienen de pura energía. Recuerde que Einstein demostró que E = mc 2, es decir, que la masa y la energía son directamente proporcionales entre sí, siendo la velocidad de la luz al cuadrado la constante de proporcionalidad. Entonces, puedes hacer materia con energía y al revés. Entonces, una partícula puede "convertirse en" otro tipo de partícula si hay suficiente energía para hacerlo (y se cumplen ciertas reglas de contabilidad de la física de partículas). En el caso del neutrón y el protón se cumple esta condición, por lo que la reacción puede tener lugar.

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Sobre el Autor

Kristine Spekkens

Kristine estudia la dinámica de las galaxias y lo que nos pueden enseñar sobre la materia oscura del universo. Obtuvo su doctorado en Cornell en agosto de 2005, fue becaria postdoctoral Jansky en la Universidad de Rutgers de 2005 a 2008 y ahora es miembro de la facultad en el Royal Military College of Canada y en la Queen's University.


¿Cuál es el tiempo característico de la evaporación de las galaxias? - Astronomía

¿Qué causa que una partícula fundamental (por ejemplo, uno de los quarks más pesados) se "descomponga" en otras partículas fundamentales, y de dónde provienen estas nuevas partículas si no son parte de la partícula original?

Me parece que para que una partícula se descomponga, debe tener algún tipo de fuerza interna o externa actuando sobre ella, pero ¿cómo es esto posible si todas las fuerzas son soportadas por otras partículas fundamentales? Y en cuanto a las nuevas partículas formadas, estoy perplejo por su capacidad para surgir después de que la partícula original deja de existir. Soy un estudiante de secundaria con algunos conocimientos de física, pero recién comencé a leer sobre física de partículas.

En cierto sentido, las partículas se descompondrán porque son perezosas: quieren estar en el estado de energía más bajo posible que puedan alcanzar. Entonces, si los productos de desintegración tienen menor energía que la partícula inicial, la desintegración puede ocurrir espontáneamente. Eso significa que la partícula puede estar sentada en medio de la nada sin ninguna fuerza que actúe sobre ella, y aún así se descompondrá. Aunque no es posible predecir el momento exacto en el que ocurrirá la desintegración, las partículas tienen una vida característica que normalmente viven (esto está muy cerca de su vida media, si ha oído hablar de ese término antes).

Por ejemplo, un neutrón es un poco más pesado que un protón, por lo que tiene un poco más de energía que este último. Resulta que si se deja solo, un neutrón libre (uno que no está unido a un núcleo) se desintegrará espontáneamente en un protón, un electrón y un neutrino (esto se llama "desintegración beta"). El tiempo característico para que ocurra la descomposición es de aproximadamente 15 minutos.

Finalmente, ¿qué tipo de partículas pueden descomponerse de esta manera? Resulta que cualquier partícula que sea composicion de partículas fundamentales (como protones, neutrones y átomos llenos de protones y neutrones) pueden desintegrarse de esta manera. En cuanto a las partículas fundamentales en sí mismas, un electrón, por ejemplo, no puede transformarse espontáneamente en otra cosa de la misma manera que un neutrón se desintegra. Los quarks que mencionas son un caso más difícil, porque no creemos que los quarks existan de forma aislada.

¿De dónde proceden las nuevas partículas? La mejor respuesta que puedo darte es que provienen de pura energía. Recuerde que Einstein demostró que E = mc 2, es decir, que la masa y la energía son directamente proporcionales entre sí, siendo la velocidad de la luz al cuadrado la constante de proporcionalidad. Entonces, puedes hacer materia con energía y al revés. Entonces, una partícula puede "convertirse en" otro tipo de partícula si hay suficiente energía para hacerlo (y se cumplen ciertas reglas de contabilidad de la física de partículas). En el caso del neutrón y el protón se cumple esta condición, por lo que la reacción puede tener lugar.

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Sobre el Autor

Kristine Spekkens

Kristine estudia la dinámica de las galaxias y lo que nos pueden enseñar sobre la materia oscura del universo. Obtuvo su doctorado en Cornell en agosto de 2005, fue becaria postdoctoral Jansky en la Universidad de Rutgers de 2005 a 2008 y ahora es miembro de la facultad en el Royal Military College of Canada y en la Queen's University.


Distancia mínima de la lente Galaxy

El gran tamaño de una galaxia significa que debemos estar muy lejos para ver su lente. La distancia mínima viene dada por la misma ecuación que establece la distancia mínima que debemos estar de una estrella para ver su lente. Si tomamos el radio donde la densidad de una galaxia cae rápidamente a 3 kpc, y le damos una masa de 10 12 masas solares, que son los valores que caracterizan nuestra propia Vía Láctea, encontramos que vemos la lente de la galaxia cuando la galaxia está a más de 100 Mpc de distancia, mucho más lejos que nuestras galaxias vecinas, menos de 1 Mpc, pero mucho más lejos que el borde del universo, más de 4.000 Mpc.

El límite de qué tan lejos debe estar una galaxia para que su lente sea visible es proporcional a R 2 / M. La mayoría de las galaxias son mucho más pequeñas que las nuestras, pero muchas de ellas todavía tendrían lentes visibles.


¿Cuál es el tiempo característico de la evaporación de las galaxias? - Astronomía

¿Qué causa que una partícula fundamental (por ejemplo, uno de los quarks más pesados) se "descomponga" en otras partículas fundamentales, y de dónde provienen estas nuevas partículas si no son parte de la partícula original?

Me parece que para que una partícula se descomponga, debe tener algún tipo de fuerza interna o externa actuando sobre ella, pero ¿cómo es esto posible si todas las fuerzas son soportadas por otras partículas fundamentales? Y en cuanto a las nuevas partículas formadas, estoy perplejo por su capacidad para surgir después de que la partícula original deja de existir. Soy un estudiante de secundaria con algunos conocimientos de física, pero recién comencé a leer sobre física de partículas.

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Por ejemplo, un neutrón es un poco más pesado que un protón, por lo que tiene un poco más de energía que este último. Resulta que si se deja solo, un neutrón libre (uno que no está unido a un núcleo) se desintegrará espontáneamente en un protón, un electrón y un neutrino (esto se llama "desintegración beta"). El tiempo característico para que ocurra la descomposición es de aproximadamente 15 minutos.

Finalmente, ¿qué tipo de partículas pueden descomponerse de esta manera? Resulta que cualquier partícula que sea composicion de partículas fundamentales (como protones, neutrones y átomos llenos de protones y neutrones) pueden decaer de esta manera. En cuanto a las partículas fundamentales en sí mismas, un electrón, por ejemplo, no puede transformarse espontáneamente en otra cosa de la misma manera que un neutrón se desintegra. Los quarks que mencionas son un caso más difícil, porque no creemos que los quarks existan de forma aislada.

¿De dónde proceden las nuevas partículas? La mejor respuesta que puedo darte es que provienen de pura energía. Recuerde que Einstein demostró que E = mc 2, es decir, que la masa y la energía son directamente proporcionales entre sí, siendo la velocidad de la luz al cuadrado la constante de proporcionalidad. Entonces, puedes hacer materia con energía y al revés. Entonces, una partícula puede "convertirse en" otro tipo de partícula si hay suficiente energía para hacerlo (y se cumplen ciertas reglas de contabilidad de la física de partículas). En el caso del neutrón y el protón se cumple esta condición, por lo que la reacción puede tener lugar.

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Sobre el Autor

Kristine Spekkens

Kristine estudia la dinámica de las galaxias y lo que nos pueden enseñar sobre la materia oscura del universo. Obtuvo su doctorado en Cornell en agosto de 2005, fue becaria postdoctoral Jansky en la Universidad de Rutgers de 2005 a 2008 y ahora es miembro de la facultad en el Royal Military College of Canada y en la Queen's University.


Título: Descubrimiento de una escala de tiempo característica de ∼5 días en el espectro de potencia de Kepler de Zw 229-15

Presentamos análisis de series de tiempo del conjunto completo de datos de Kepler de Zw 229-15. Esta curva de luz de Kepler, con una línea de base superior a 3 años, compuesta de mediciones de 30 minutos muestreadas de manera uniforme y prácticamente continuas, no tiene precedentes en cuanto a calidad y precisión. Utilizamos dos métodos de análisis espectral de potencia para investigar la variabilidad óptica y buscar evidencia de una frecuencia de curvatura asociada con una escala de tiempo de variabilidad óptica característica. Cada método produce resultados similares. El primero se interpola a través de las lagunas de datos para utilizar el periodograma estándar de Fourier. El segundo, que utiliza la técnica de modelado en el dominio del tiempo basada en CARMA de Kelly et al., No necesita datos muestreados de manera uniforme. Ambos métodos encuentran un exceso de potencia a altas frecuencias que puede deberse a los efectos instrumentales de Kepler. Más importante aún, ambos también muestran fuertes curvas (Δα ∼ 2) en escalas de tiempo de ~ 5 días, una característica similar a las observadas en las densidades espectrales de potencia de rayos X de núcleos galácticos activos (AGN) pero nunca antes en el óptico. Esta escala de tiempo de ∼5 días observada puede estar asociada con uno de varios procesos físicos potencialmente responsables de la variabilidad. Se podría hacer una asociación plausible con escalas de tiempo térmicas o dinámicas de cruce de luz dependiendo del valor supuesto del tamaño del disco de acreción y de parámetros de disco más y raquo no observados, como α y H / R. Esta escala de tiempo no es consistente con la escala de tiempo viscosa, que sería años en un ∼10 METRO AGN como Zw 229-15. Sin embargo, debe haber una segunda curva en escalas de tiempo largas (≳ 1 año) y esa característica podría estar asociada con la escala de tiempo viscosa. & laquo menos


El universo en expansión

Scott Dodelson, Fabian Schmidt, en Cosmología moderna (segunda edición), 2021

2.4.3 Materia oscura

Como mencionamos en el cap. 1, la abrumadora evidencia de la materia oscura (no bariónica) no es una nueva revelación para los astrónomos, que han encontrado la evidencia correspondiente dentro de nuestra Vía Láctea y grupo local, así como otras galaxias y cúmulos de galaxias. Pero, ¿cómo medimos la densidad total de la materia? A diferencia de los bariones, no podemos usar la física nuclear y atómica, sino que debemos confiar en la gravedad.

Las anisotropías en el CMB (Cap. 9) proporcionan una medida del parámetro de densidad de materia física Ω m h 2. La sensibilidad del CMB a la densidad de la materia se debe tanto al efecto de la materia en la historia de expansión en el universo temprano, como al hecho de que la materia oscura domina los pozos potenciales gravitacionales que también dejan su huella en las anisotropías del CMB. Suponiendo el modelo de concordancia, el equipo de Planck informó Ω m h 2 = 0.1431 ± 0.0025 (Planck Collaboration, 2018b). Por lo tanto, volviendo a invocar nuestro conocimiento de la constante de Hubble, las observaciones del CMB son consistentes con una densidad de materia igual a aproximadamente el 30% de la densidad crítica.

La relación distancia-desplazamiento al rojo en el universo tardío, como lo prueban velas y reglas estándar, restringe Ω m solo. Cuando se combina con el CMB, la restricción se vuelve muy estricta, produciendo Ω m = 0.311 ± 0.006.

Como veremos en el cap. 11 y cap. 13, la estructura a gran escala proporciona dos hermosas formas de sondear los pozos potenciales gravitacionales y, por lo tanto, la cantidad de materia: velocidades de galaxias y lentes gravitacionales. Las velocidades se prueban a través de la distorsión característica que imprimen en las estadísticas tridimensionales del número de galaxias. La lente gravitacional se detecta a través de las estadísticas de la galaxia. formas. Como ejemplo, las mediciones de lentes gravitacionales débiles y agrupamiento de galaxias utilizando el primer año de datos del Dark Energy Survey dieron como resultado una restricción de Ω m = 0.27 - 0.02 + 0.03 (Abbott et al., 2018). Es útil señalar la ligera discrepancia entre este número y los impulsados ​​principalmente por el CMB (a pesar de que ambos pueden haber cambiado ligeramente en el momento de leer esto) porque (I) destaca la sólida conclusión de todas las sondas de que la densidad total de materia es aproximadamente el 30% de la densidad crítica y (i i) reconoce que en un momento dado, a menudo hay indicios de tensión en los valores de los parámetros inferidos de diferentes sondas. Si estas son simplemente fluctuaciones estadísticas que desaparecerán con más datos, o si indican profundas grietas en el modelo de concordancia, es una de las emocionantes preguntas abiertas en la cosmología moderna.

Finalmente, otra forma de medir la densidad de masa total es seleccionar observaciones sensibles a Ω b / Ω my usar el valor de Ω b, determinado mediante BBN o CMB, para inferir la densidad de materia. Los cúmulos de galaxias masivos son quizás el objetivo más prometedor, ya que la mayor parte de la masa bariónica en un cúmulo de galaxias está en forma de gas caliente que se puede observar a través de su emisión térmica de rayos X o el llamado Sunyaev-Zel & # x27dovich (SZ) efecto (véanse la Sección 12.5 y la Sección 11.3, respectivamente). Si esta relación es característica del universo en su conjunto, probablemente lo sea en una buena aproximación, entonces la relación barión cósmica a materia es Ω b / Ω m = (0.089 ± 0.012) h - 3/2 (Mantz et al., 2014). Dado que los bariones constituyen aproximadamente el 5% de la densidad crítica, se infiere nuevamente que la densidad total de la materia es aproximadamente el 30% de la densidad crítica.

Concluimos que ahora existe un acuerdo entre una amplia variedad de sondas de que la densidad total de materia en el universo es aproximadamente el 30% de la densidad crítica, y el 80% de esa está en forma de materia oscura no bariónica.


Ver el vídeo: COLISION DE GALAXIAS (Diciembre 2022).