Как будет выглядеть ночное небо из шарового скопления?

22

Когда погода ясная, мы можем посмотреть на звезды. И мы, как правило, видим несколько тысяч из них, все они находятся на расстоянии более чем один от нас. $\textrm{pc}$

Теперь, есть шаровые скопления , которые состоят из примерно звезд, сконцентрированных в нескольких . Со стороны они выглядят так: $10^5$ $\textrm{pc}$

Шаровое скопление

Теперь, как они (и все небо) выглядят изнутри? Представьте, что Солнечная система находится внутри такого скопления. Это будет большим изменением? Будет ли существенная разница между днем и ночью? Будет ли там легче или сложнее изучать астрономию?

PS Авторы этого вопроса отправляются в церковь Росса.

amateur-observing fundamental-astronomy globular-clusters

— Алексей Бобрик
источник

1

Я не уверен, но я думаю, что в пределах шарового скопления (ГК) нет стабильной обитаемой зоны, за исключением, возможно, его внешних частей. Звездная плотность настолько высока, что объекты, подобные Солнечной системе, будут уничтожены / дестабилизированы звездными столкновениями. Следовательно, жизнь, которой мы знаем, может никогда не сформироваться там. Более того, доля

неприморенных элементов («металлов» в сленге астрономии) очень низкая, по крайней мере, в старых ГХ Млечного Пути. Звезды с низким

имеют гораздо меньшую вероятность размещения планет. Таким образом, никто не может наблюдать ночное небо GC.

Z

$Z$

Z

$Z$

— Уолтер

1

10^{3}

$10^3$

3

История Азимова Nightfall описывает эту ситуацию.

— Dotancohen

1

@Walter Доктор Розанна ДиСтефано утверждает, что HZ настолько близки к своим красным карликам, которые доминируют в GC, что их редко беспокоят звездные встречи. И что нет никакой наблюдаемой корреляции между звездной металличностью и известными земными экзопланетами (в отличие от газовых гигантов).

— LocalFluff

14

Шаровые скопления занимают интересное место в спектре сложных звездных систем. Как вы указали, они представляют собой высококонцентрированные популяции звезд и, похоже, не имеют никакого компонента темной материи, в отличие от более массивных карликовых галактик.

Бинарные взаимодействия становятся очень важными при моделировании шаровых скоплений, и, что довольно интересно (возможно, неудивительно), один из примеров открытия планеты, обнаруженной в шаровом скоплении, был вокруг двойной звездной системы (см. PSR B1620-26 b ; планета была найдена на орбите пульсара и белого карлика.) Это не значит, что других примеров нет, однако мне было проще всего это найти. Мне было бы интересно узнать, насколько распространена эта ситуация и, кроме того, насколько она стабильна, учитывая потенциально очень хаотическую среду, в которой она живет. Эти предположения не отвечают на ваш вопрос, но я подумал, что она достаточно интересна, чтобы привести ее в качестве доказательства. в пользу того, чтобы ваш вопрос не был необоснованным.

Со страницы вики:

Шаровые скопления могут содержать высокую плотность звезд; в среднем около 0,4 звезды на кубический парсек, увеличиваясь до 100 или 1000 звезд на кубический парсек в ядре скопления. [26] Типичное расстояние между звездами в шаровом скоплении составляет около 1 светового года, [27] но в его ядре расстояние сравнимо с размерами Солнечной системы (в 100-1000 раз ближе, чем звезды возле Солнечной системы). , [28]

Мне кажется, это указывает на то, что расположение внутри шарового скопления будет иметь большое значение. Если в центре среднее расстояние между звездами примерно в три тысячи раз ближе, чем наш ближайший сосед находится к нашему солнцу (моя оценка дает некоторую перспективу: несколько световых лет до Проксимы Центавра, разделенной на 100, составляют примерно 3000 AU (примерно в 100 раз дальше, чем Плутон) от Солнца)), тогда устойчивые орбиты могут быть смещены внутрь или просто могут не существовать из-за взаимодействия двух тел.

Однако, если бы жизнь существовала (предположение, которое мы собираемся сделать для целей вашего вопроса), можно было бы увидеть совсем другое ночное небо. Согласно этой статье , профиль плотности числа звезд в шаровом скоплении M92 достаточно хорошо следует профилю Вильсона, который имеет вид:

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)

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

$\Phi(r)$ $E_{0}$

$10^{5}$ $10^{5}$ $L \propto f$ $D_{L}$ $10^{5}$

$M = -6.43$ $m=-38$ $d=1$
$m=-26.43$ $M=-6.43$ $d = .00326 ly$

Другими словами, синий сверхгигант на среднем расстоянии между звездами внутри шарового скопления может показаться таким же ярким, как наше Солнце для нас! Это абсолютно безумие. В зависимости от того, где оно находится относительно Солнца, оно может фактически вызвать два дня или, возможно, один день, который превышает половину времени, которое требуется вашей планете, чтобы один раз повернуть. Я хотел бы представить, что это, безусловно, будет мешать наблюдению в оптическом (и более коротких длинах волн).

— astromax
источник

m

$m$

M

$M$

E_{0}

$E_{0}$

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

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

1

Так же, как примечание, другой интересный вопрос будет состоять в том, изменится ли что-нибудь, если кластер будет или не будет разрушен ядром. Кроме того, вы правы, звезды, покидающие пост-МС, будут иметь значение время от времени, если смотреть изнутри скопления.

— Алексей Бобрик

7

Фактически, некоторые люди в последнее время смотрели на это более серьезно и проводили компьютерное моделирование, чтобы визуализировать ночное небо, видимое из шарового скопления.

Статья недавно появилась в журнале Astronomy.

Это только один пример типичного изображения внутри шарового скопления:

введите описание изображения здесь

Дополнительную информацию можно найти здесь: http://io9.com/what-the-night-sky-would-look-like-from-inside-a-globul-1589324556

А выпуск журнала, содержащий статью Уильяма Харриса и Джереми Уэбба, можно найти здесь: http://www.astronomy.com/magazine/press-releases/2014/05/july-2014

— Алексей Бобрик
источник

6

В типичной позиции в шаровом скоплении (возможно, на полпути между центром и краем) на небе будет гораздо больше ярких звезд из-за плотности звезд. Они будут распределяться по небу неравномерно, и больше света будет поступать из центра шарового скопления.

$\approx -3$

Если бы наши инопланетные глаза хорошо различали длины волн, небо казалось бы более красным . Шаровые скопления имеют много старых звезд (больше красных) и очень мало массивных звезд (меньше синих), поскольку они не являются местами активного звездообразования.

— Зак Ли
источник

4

Предположим, что данные для шарового скопления эквивалентны данным для M13 .

Учитывая 300 000 звезд и радиус 1 ли, предположим, что однородная плотность.

Другое предположение состоит в том, чтобы считать все звезды подобными Солнцу.

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

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

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

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

Теперь вам не нужно быть гением, чтобы увидеть, как будет выглядеть небо, если ближайшие звезды к вам так далеко. Это будет почти как наше собственное небо, но просто много звезд во всех направлениях. Не будет никакого особого повышения потока.

Числовая плотность намного выше в центре. Но даже если вы предполагаете, что плотность в центре на порядки выше среднего значения, неинтересное представление существует! Как указал Зак, у нас будет много длинноволнового света из-за обилия старых звезд.

Упоминается, что оптический вид не будет слишком привлекательным, но в центре шарового скопления ощущается определенный трепет. Очень трудно оставаться там в течение длительного времени, избегая столкновений или переживая излучение и звездные ветра от столкновений и новых, которые являются частыми для шарового скопления.

— Cheeku
источник

λ

$\lambda$

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

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

Нет, я использую это как грубую оценку порядка среднего расстояния между любыми двумя звездами в шаровом скоплении.

— Cheeku

10^{8}

$10^8$

Да, эта конкретная оценка сильно зависит от плотности чисел, которую я предположил, чтобы быть равномерным. Я перебрал много статей и у меня были длинные расчеты на моем ноутбуке, но тогда вам нужно было понять, как он будет «выглядеть», так что ...

— Cheeku

1

@ AlexeyBobrick Теперь понятно. У меня есть чему поучиться из моего собственного ответа. Хорошо!

— Cheeku