星系旋转会进动吗?


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银河系的轴作为一个整体“摆动”是否和地球一样?如果是这样,我们是否知道银河系运行的速度有多快?


这个问题听起来好像以前已经被调查过。是否有人手头有任何相关的论文/文学?
每天宇航员

Answers:


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为了进一步解释FJC的答案:银河盘不是刚性物体,因此我们不应该指望它们会刚性进动。

大多数盘状星系的确在星际气体和恒星中都显示出大半径(包括我们自己的半径)的扭曲。从气碟中翘曲的观察,我们知道,翘曲的方位角通常随半径而变化:即,碟片的倾斜度随半径而变化。[*]由于旋转速度随半径而变化,[**]这表明对于不同的半径,倾斜可能以不同的速率进行。

不幸的是,由于在导致或维持翘曲的原因上并没有达成共识,因此很难从观察翘曲到预测潜在的进动率是多少。(尽管有人可以辩称,进动率不能随半径而变化太大,否则扭曲将迅速“弯曲”并失去连贯的扭曲形状,并且我们不会像以前那样经常看到扭曲。)

有关理论问题的讨论,请参见此处

[*]这是一种进动,尽管它是旋转轴的方向随半径的变化,而不是随时间的变化(例如在地球的进动中)。

[**]即使圆周速度大致恒定(通常在星系的外部区域也是如此),圆周的增加作为半径增加的函数意味着角速度会下降。


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整个银河盘由许多单独的恒星和它们之间的星际气体组成。整个过程不会像固体对象那样倾斜或摆动。

不过,Galaxy的其他部分确实可以进动。中央的超大质量黑洞可能会因此而开玩笑,就像地球自转轴一样。

而且,银河系的盘片确实会晃动,但是却不像固态盘那样,更像是一系列的环-在离中心不同距离处,轨道是不同的。这些变化可能非常缓慢,并且磁盘的某些部分可以与其他部分成不同的角度。

人们通常对此不太了解,因为我们无法很好地看到磁盘,它们之间的距离太远,而且它们的更改速度非常慢。


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的确,当我们了解进动时,我们通常从刚体开始,但这并不意味着先验意味着不完全刚性的任何事物都不能进动。星系是一个受重力约束的系统,由于其各个位之间的重力耦合而存在集体运动。我认为,动力系统确实可以在外部扭矩的影响下进动,即使它与陀螺的行为不完全相同。我无法证明这一点,但我不认为仅仅说“许多单独的恒星和星际气体”就足以排除这一点。
uhoh

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是的,我并不是要说星系不能进动,只是因为它不是单个对象,所以它更加复杂,因为它不会像固态磁盘那样进动。
FJC '18

如果我正确地理解“银河系的盘片会摆动,但不像固态盘那样,会更像一系列环”,那么这意味着,例如,该银河系中每颗恒星的轨道都构成了这样一个环?那将是一个非常复杂的运动,因为环的运动会相互影响。
每天的宇航员

是的,这是一个非常复杂的问题,甚至将每个恒星的轨道视为一个环也是一种简化。完整的答案是我们真的不知道,因为要理解它,我们需要对整个星系进行计算机模拟,其中每个恒星和气体分子均能完美表示,并且它们的所有重力,化学,机械等相互作用也可以完美地表现出来,然后做很多这样的事情,以了解星系,恒星或星际气体的大小,形状或环境如何影响它。这远远超出了我们当前的计算限制。
FJC

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进动是旋转系统在外力作用下的一般特性。例如,地球的进动是由于太阳和月亮的引力引起的。由于银河系与任何其他引力源都相距甚远,因此我看不出其进动的原因。

编辑:如下面的注释(@RobJeffries)中指出的那样,如果它与大规模系统之间的距离不够远,则可能会进动...


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在这种情况下,@ RobJeffries可能会进......)
巴西
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