哪种机制导致太阳系轨道绕银河平面振荡？

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丽莎·兰德尔（Lisa Randall）和马修·里斯（Matthew Reece）在最近的一篇论文中（本文新闻发布）提出，与银河平面相吻合的暗物质盘，以及太阳系在银河平面中的振荡，可以解释3500万年灭绝的周期性。他们提出，太阳系每3500万年就穿过银河系中的暗物质圆盘，破坏奥尔特云中的物体，并使其中一些与地球碰撞。下面是新闻稿中建议的周期的图像。

我的问题是：这是3500万年来银河系振荡的原因是什么？太阳有陪伴的身体吗？我们是否正在绕着银河系的一臂旋转？这是一个众所周知的现象，还是他们提出了3500万年的振荡以及暗物质盘？

在此处输入图片说明

— 克里斯·穆勒
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垂直于银河平面的振荡的原因是银河系中非球形质量分布的重力（平面开普勒椭圆是必需的）。简化后，存在一个密集的银河平面。密度未知。因此，精确的振荡周期存在一些不确定性（几百万年）。详细信息请参见本文第3.3小节。

大规模灭绝与这种振荡相关联的想法并不是什么新鲜事，它的起源可以追溯到1970年或更早。

“外部太阳系可能不包含大型天然气巨行星或小型伴星”，请参阅此新闻稿。

我们可能没有绕着旋臂旋转。

暗物质盘是一种假设，是一种研究思路。通常，这类假设中只有一小部分可以在以后确定，这些假设中的大多数可以在一段时间后被排除，有些仍未解决，有些可以根据观察结果进行完善。

— 杰拉尔德
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太阳可能仍然有一个“非常远”的额外行星，或一个“非常非常远”的二元伴星，但是由于观测精度越来越高，所以某个特定质量物体的距离也越来越大。鉴于大多数恒星是双星的，所以问题就变成了“我们的太阳伴侣在哪里”，这是恒星形成理论中的一大空白：双星系统以及为什么某些系统变成双星而其他系统却不成星

— theathath star，2014年

@usethedeathstar太阳可能是在形成后几百万年内从一颗开放恒星团中喷出的。释放的动能可能具有绑定的二进制文件，这些二进制文件现在位于银河系中的其他位置。

— 杰拉尔德2014年

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我最近在Physics SE上发布了有关此问题的答案，但是也刚刚从另一个Astronomy SE答案对此进行了查询，因此我在此处添加此内容是为了完善。

$\rho(|z|)$ $|z|$

$z=0$ $\rho$ $z=0$ $g=0$ $z$

g (z) ≃ - 4 π G \int_{0}^{z} ρ (z) d z

$g(z) \simeq -4\pi G \int_0^{z} \rho(z)\ dz$

这有效地将太阳的轨道分解为径向/切向轨道以及垂直运动，在这里我将其处理。

$\rho(z)$ $z=0$ $\rho_0$

g (z) = - 4 π G ρ_{0} z .

$g(z) =-4\pi G\rho_0 z.$

\sqrt{4 π G ρ_{0}}

$\sqrt{4\pi G\rho_0}$

据估计，太阳附近圆盘的密度为每立方秒0.076太阳质量（Creze等，1998）。使用这个值，我们可以得到大约 9500万年的整个磁盘平面上下预测的振荡周期。考虑到近似值，这非常接近7000万年的可接受值。

关于您提出的问题，我应该补充一点，我上面引用的质量密度实际上是由太阳邻区中恒星的位置和运动得出的。正如我所引用的论文所讨论的那样，它们获得的值接近于通过对恒星计数并加上气体和尘埃的贡献而获得的值。通过这些测量，实际上几乎没有证据表明磁盘中存在暗物质。

这个结果与暗物质分布的想法完全一致，暗物质分布是可见质量的10倍，但大致呈球对称，并解释了银河系旋转曲线。磁盘中没有太多这种暗物质。

最后，图片不太正确。太阳围绕银河系中心的每个轨道仅完成约3个垂直振荡。

— 罗布·杰弗里斯
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重力。具体来说，就是圆盘中恒星质量的引力。

当我们向上移动到磁盘上方时，我们正在减速。在大约6,600万年的时间里，垂直位移的幅度大约为70Pc，即大约110LY向上，110LY向下并再次返回。

此外，在大约1.7亿年的时间里，我们从沿河系（8,130PC，26,100LY）移向无盖水藻（约9,040Pc 29,500LY），然后返回。

这是由于变化的轨道半径内包含的质量变化而发生的。当前的垂直位置在中层平面上方17LY，最后一次穿越大约三百万年前。

我们距离市中心约26,540LY，并将在约1500万年的时间内到达银河系。

Sol的当前速度为255.2±5.1 km / s。关于静止的本地标准（附近恒星的平均速度），我们的速度有3个向量。向内7.01±0.20 km / s，向上4.95±0.09km / s，向后旋转（围绕中心顺时针）10.13±0.12 km / s。

注意：我的数据来自多种来源，可能并不完全准确。

另外，Sol速度的总体方向并不朝向Vega。给定Sgr A * RA右上角的位置17h 45m 40.0409s和偏角-29°0′28.118“，该运动是围绕圆盘90°或超出Sgr A *位置约6h，即平面23h 45m RA大约55°偏角。Caph（β仙后座）以东约25m RA，以南约4°。

— 托尼·弗雷德里克斯
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这种振荡可以忽略不计。在星系处的振荡幅度最大为105光年。而在2.4亿个LY周期内，太阳在一圈银河旋转中几乎产生了3次这种振荡。这意味着在银河平面上飞行40 MLY时，太阳达到最大振幅。因此，如果计算正弦路径与银河平面的夹角，则将得出Tan逆（105LY / 40MLY）= 0.016度。没什么！！

— 阿文德
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您对角度的争论是完全错误的。围绕银河系的太阳轨道的周长约为50,000光年。

— 罗布·杰弗里斯

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好的，在很大程度上，银河系盘的重力在恒星绕其绕银河系轨道运行时正在上下拉动恒星。但这不能解释为什么最近用ESO超大型望远镜上的FLAMES-GIRAFFE光谱仪和拉斯坎帕纳斯天文台的IMACS光谱仪对最近的恒星进行3-D观测时，在绕银河系运动的恒星运动中显示出确定的波结构飞机。换句话说，光盘中的大多数恒星都在链条或火车中相互跟随，就像它们在电流上上下摆动一样。这意味着它们肯定会在电流上振荡。而这是在1978年预测的！

我们的太阳产生的磁场沿日球赤道平面伸展。这个磁场延伸到整个太阳系，在这里被称为“行星际磁场”。1965年，John M.，Wilcox和Norman F. Ness发表了他们对“ Heliospheric Current Sheet”的发现，该发现表明太阳的旋转磁场在行星际介质的等离子体中不断产生波。

这些波形成“帕克螺旋”，并以电磁电流来描述，但它们也是机械波，它们使行星自身在绕太阳公转时上下振动。1978年，汉尼斯·阿尔夫文（Hannes Alfven）和佩尔·卡尔奎斯特（Per Carlqvist）提出，有一个类似的“银河电流表”，通过银河对称面承载10 ^ 17至10 ^ 19安培的电流。

好？这几乎解决了银河系恒星振荡的奥秘。但是这里的问题是（咳嗽，咳嗽）我们的太阳能系统不属于银河系。1994年，我们发现我们实际上是射手座矮椭圆星系（或简称Sag-DEG）的一部分，它位于银河系周围5亿年的极地轨道中。

您是否曾经想过为什么他们说我们的Solar Apex在Vega附近，但是Vega自身向我们的移动速度几乎是我们向其移动的两倍？好吧，在80年代后期，人们发现，绕银河系运转的几乎所有恒星似乎都在向我们的位置“倾泻”。这仅意味着我们的太阳系正在向上移动，脱离银河系。不好意思告诉大家，但是即使银河系的星星在其2.5亿年的轨道中上下摆动，我们也不是那支舞的一部分。我们自己的路线将把我们带到银河系的上方，在载银河上可以看到壮观的景色，然后再往回走。

— 马克·琼斯
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嗨！谢谢您的回答。我们倾向于鼓励使用引用。如果您可以在回答中包括这些内容，那就太好了。您可以像这样[link]（example.com）使用markdown排版链接。我们希望您能像我们一样发现这个网站！

— harogaston 2014年

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提供参考。

— 罗布·杰弗里斯

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-1表示此处包含的废话，例如声称我们是射手座矮椭圆星系的一部分。维基百科清楚地指出：“ Sgr dSph的直径大约为10,000光年，目前距地球约70,000光年”，并且“主要母星团位于银河核心与地球相对的一侧”。根据您的回答，“好吧，在80年代后期，发现几乎所有绕银河系运转的恒星似乎都在“倾泻”到我们的位置上。” 显然也是不正确的。

— HDE 226868