从球状星团内部看夜空会如何？

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天气晴朗时，我们可以看星星。而且我们通常会看到数千个，它们离我们的距离都不止一个。 $\textrm{pc}$

现在，有球状星团，由大约恒星组成，集中在几个区域。从赶路的他们看起来像这样： $10^5$ $\textrm{pc}$

球状星团

现在，它们（和整个天空）从内部看起来如何？想象一下，太阳系就在这样的星团内部。会有很大变化吗？白天和黑夜之间会有明显差异吗？在那学习天文学会更容易或更难吗？

附注：该问题的学分归罗斯教会所有。

amateur-observing fundamental-astronomy globular-clusters

— 阿列克谢·鲍勃里克（Alexey Bobrick）
source

1

我不确定，但是我认为球状星团（GC）中没有稳定的可居住区域，但可能不在其外部。恒星的密度是如此之高，以至于类似太阳系的物体会被恒星的相遇摧毁/破坏。因此，我们所知道的生活可能永远不会在那里形成。此外，至少在银河系的旧GC中，非原始元素（天文学中的“金属”）的

分数非常低。低

星不太可能携带行星。因此，可能没有人可以观察GC的夜空。

Z

$Z$

Z

$Z$

— Walter

1

亲爱的@Walter，是的，这是正确的。太阳系将不会稳定超过

年，甚至不会在那里形成。但是，我仍然好奇地知道，如果设法将太阳和地球放到这样一个星团中，天空会是什么样子。

10^{3}

$10^3$

— Alexey Bobrick 2013年

3

阿西莫夫的故事《夜幕降临》描述了这种情况。

— dotancohen

1

@Walter Rosanne DiStefano博士认为，HZ如此接近它们在GC中占主导地位的红矮星，以至于他们很少受到恒星遭遇的干扰。而且，没有观测到恒星的金属性与已知的地球系外行星之间的相关性（与气态巨星相反）。

— LocalFluff

14

球状星团在复合恒星系统的光谱中占据着有趣的位置。正如您所指出的那样，它们与高度庞大的矮星系不同，它们是高度集中的恒星群体，并且似乎缺乏任何暗物质成分。

在模拟球状星团中，二元相互作用变得非常重要，有趣的是（也许不足为奇），发现在球状星团中发现行星的一个例子是围绕一个双星系统（参见：PSR B1620-26 b；这种情况发现该行星绕脉冲星和白矮星运行。）这并不是说没有其他示例，但是，这对我来说是最容易理解的。我很想知道这种情况的普遍性，此外，考虑到它所处的潜在高度混乱的环境，它的稳定性如何。这些推测并不能回答您的问题，但是我认为它很有趣，可以作为证据支持您的问题，而不是提出不合理的问题。

从维基页面：

球状星团可以包含高密度的恒星；平均每立方秒约0.4颗恒星，在星团中心增加到每立方秒100或1000颗恒星。[26]球状星团中恒星之间的典型距离约为1光年，[27]但在其核心处，其间距相当于太阳系的大小（比太阳系附近的恒星近100至1000倍）。[28]

这似乎向我表明，球状星团中的位置会很重要。如果在核心处恒星之间的平均距离比我们最近的邻居离我们的太阳更近三千倍（我的估计是，我的看法是：距半人马座Proxima几光年除以100约为3000AU（比冥王星远100倍）从太阳开始），然后稳定的轨道可能会向内移动，或者由于两体相互作用而可能根本不存在。

但是，如果生活存在（一种假设，我们将根据您的问题进行假设），那么人们将看到截然不同的夜空。根据本文，球状星团M92中的恒星数密度分布很好地遵循了Wilson分布，其形式为：

其中。E是恒星的比能：

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

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

E \leq E_{0}

$E \le E_{0}$

E = v^{2} / 2 + Φ (r)

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

其中是根据泊松方程确定的平均场重力势。对于每个模型系列，上述分布函数中的常数A，和a定义二维尺度（典型半径和典型质量或速度）和一个无因次参数，势阱的中心深度（与浓度参数）（所有信息均取自我链接的论文）。 $\Phi(r)$ $E_{0}$

这似乎是，球状簇不是“简单恒星人群”的情况下，因为它们通常是由多代（来源：由1，2）。但是，球状星团通常由II类恒星组成，与其他星团相比，它们是较旧的恒星系统。我之所以提出所有这些建议，是因为除了恒星的数量密度外，恒星类型的恒星分布肯定会成为夜空外观的重要因素。如果您生活在一个蓝色超级巨星的千分之一光年中，那么您可以想象，这将对您每天看到的东西产生巨大的影响。在相同距离处，一颗超巨星大约为 $10^{5}$ 乘以太阳光度（因此为通量，因为保持恒定）。在与我们的太阳相同的距离处，具有倍通量的恒星的大小将具有大约-38的表观大小（我使用Rigel作为我的测试用例；这在我们的天空中产生了一颗比其亮度高12个大小的恒星）我们的太阳）。将其移动到球状星团中心的恒星之间的平均距离，我们将得到一个明显的量级： $10^{5}$ $L \propto f$ $D_{L}$ $10^{5}$

在距离 AU处，时。 $M = -6.43$ $m=-38$ $d=1$
$m=-26.43$ $M=-6.43$ $d = .00326 ly$

换句话说，球状星团中恒星之间平均距离的蓝色超巨星看起来就像我们的太阳一样明亮！这绝对是疯了。根据与太阳有关的位置，它可能有效地导致两天，或者可能导致一天，这可能是行星旋转一次所需时间的一半。我想这肯定会干扰光学（和更短波长）的观察。

— 天文学
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m

$m$

M

$M$

E_{0}

$E_{0}$

我想这将是“困难的”事情，因为您将需要获得未知的grav.potential。至少，这不会是一成不变的。一种简单的方法是采用高斯群集（在速度和位置上）或采用等温模型。无论如何，您会发现相关的通量将来自位于处的太阳状恒星

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

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

1

就像一个旁注一样，另一个有趣的问题是，如果集群崩溃或崩溃，集群是否会发生任何变化。另外，您是对的，从星团内部观察时，离开MS后的恒星有时会有所不同。

— Alexey Bobrick 2013年

7

实际上，最近有人对它进行了更认真的研究，并进行了计算机模拟以可视化从球状星团中看到的夜空。

该文章最近发表在《天文学》杂志上。

这只是球状星团中典型图像的一个示例：

在此处输入图片说明

可以在这里找到更多讨论：http : //io9.com/what-the-night-sky-would-look-like-from-inside-a-globul-1589324556

包含威廉·哈里斯（William Harris）和杰里米·韦伯（Jeremy Webb）的文章的期刊可以在以下位置找到：http : //www.astronomy.com/magazine/press-releases/2014/05/july-2014

— 阿列克谢·鲍勃里克（Alexey Bobrick）
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6

在球状星团的一个典型位置（可能在中心和边缘之间的一半），由于恒星的密度，天空中会出现更多明亮的恒星。这些将在天空中分布不均，更多的光从球状星团的中心发出。

$\approx -3$

如果我们的外星人的眼睛擅长辨别波长，那么天空似乎会更红。球状星团中有许多旧恒星（红色较多），而大质量恒星（蓝色较少），因为它们不是活跃恒星形成的场所。

— 扎克·李
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4

让我们假设球状簇的数据等于M13的数据。

给定300,000颗恒星和1 y半径，让我们假设密度均匀。

另一个假设是认为所有恒星都像太阳。

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

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

现在，使用平均自由路径的公式

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

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

现在，如果距离您最近的星星那么远，您不必天才就可以看到天空。它几乎就像我们自己的天空，但各个方向上只有许多星星。收到的通量不会有任何特别的增加。

中心的数字密度高得多。但是，即使您假设中心的密度比平均值高几个数量级，也仍然存在无趣的观点！正如扎克（Zack）指出的那样，由于大量的老恒星，我们将拥有许多长波长的光。

提到光学视图不会太吸引人，但是位于球状星团的中心确实有一定的刺激。很难在此长时间停留，以免发生碰撞或幸免于球状星团经常发生的碰撞和新星产生的辐射和恒星风。

— 志酷
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λ

$\lambda$

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

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

不，我将其用作球状星团中任意两颗恒星之间平均距离顺序的粗略估计。

— Cheeku 2013年

10^{8}

$10^8$

是的，这个特定的估算高度依赖于我假设是统一的数字密度。我搜索了很多文章，并在笔记本上进行了冗长的计算，但是随后您需要了解它的“外观”，所以……

— Cheeku 2013年

1

@AlexeyBobrick现在，我知道了。我从自己的答案中学到了一些东西。好！

— Cheeku 2013年