Какой механизм вызывает колебания орбиты солнечной системы вокруг плоскости галактики?

В недавней статье ( выпуск новостей здесь ) Лиза Рэндалл и Мэтью Рис предлагают, чтобы диск темной материи, совпадающий с плоскостью галактики вместе с колебаниями солнечной системы через плоскость галактики, мог объяснить 35-миллионную периодичность массовых вымираний. Они предполагают, что солнечная система проходит через этот диск темной материи в плоскости галактики каждые 35 миллионов лет, разрушая тела в облаке Оорта и заставляя некоторых из них сталкиваться с Землей. Изображение предлагаемых циклов из пресс-релиза ниже.

Мой вопрос: какой механизм ответственен за эти 35 миллионов лет колебаний относительно плоскости галактики? Есть ли тело-компаньон к солнцу? Мы вращаемся вокруг одного из плеч нашей галактики? Это хорошо известное явление или они предлагают колебание в 35 миллионов лет, а также диск темной материи?

Причиной колебаний, перпендикулярных плоскости галактики, является гравитация несферического распределения массы (необходимая для плоского эллипса Кеплера ) в Млечном Пути. Упрощенно, существует плотная галактическая плоскость. Плотность точно не известна; поэтому существует некоторая неопределенность (несколько миллионов лет) относительно точного периода колебаний. Подробности см. В этой статье , подраздел 3.3.

Идея корреляции массовых вымираний с этими колебаниями не нова, она восходит, вероятно, примерно к 1970 году или ранее.

«Внешняя солнечная система, вероятно, не содержит большой газовой планеты-гиганта или маленькой звезды-компаньона», - говорится в этом пресс-релизе .

Мы, вероятно, не вращаемся вокруг спирального рукава.

Диск темной материи - это гипотеза, идея для исследования. Обычно только небольшая часть таких гипотез может быть подтверждена окончательно позже, большинство из них могут быть исключены через некоторое время, некоторые остаются неясными, некоторые могут быть уточнены для соответствия наблюдениям.

Я недавно опубликовал ответ на этот вопрос в Physics SE, но у меня также был запрос на это из другого ответа Astronomy SE , поэтому я добавляю его здесь для полноты.

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

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

Это эффективно разлагает солнечную орбиту на радиальную / тангенциальную орбиту плюс вертикальное движение, которое я рассматриваю здесь.

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

Плотность диска вблизи Солнца была оценена в 0,076 солнечной массы на кубический парсек ( Creze et al. 1998 ). Используя это значение, мы получаем приблизительный прогнозируемый период колебаний вверх и вниз по плоскости диска 95 миллионов лет. Это довольно близко к общепринятому значению в 70 миллионов лет с учетом сделанных приближений.

В контексте вопроса, который вы задаете, я должен добавить, что приведенная выше плотность массы на самом деле определяется положением и движением звезд в окрестности Солнца. Как упоминалось в статье, на которую я ссылаюсь, получаемые ими значения близки к тем, которые получены путем подсчета звезд и добавления вклада газа и пыли. На самом деле данных измерений на диске мало для темной материи .

Этот результат полностью согласуется с идеей о распределении темной материи, которая в 10 раз больше видимой массы, но приблизительно сферически симметричной, и которая учитывает кривую вращения Млечного Пути. Не много этой темной материи находится в диске.

Наконец, картина не совсем правильная. Солнце совершает только около 3 вертикальных колебаний на каждую орбиту вокруг центра Галактики.

Сила тяжести. Именно гравитация массы звезд на диске.

Когда мы движемся вверх над диском, мы замедляемся. Амплитуда вертикального смещения составляет около 70Pc, или около 110LY вверх, 110LY вниз и обратно в течение примерно 66 миллионов лет.

Кроме того, мы переходим от перигалактиконов (8 130 шт., 26 100 мкл) к апогалактикону (около 9 040 шт. 29 500 мкл) и обратно в течение периода около 170 миллионов лет.

Это происходит из-за изменения количества массы, содержащейся в изменяющемся радиусе орбиты. Текущее вертикальное положение находится на 17LY выше средней плоскости и в последний раз пересекалось около 3 миллионов лет назад.

Мы находимся примерно в 26 540 миль от центра, и через 15 миллионов лет мы достигнем перигалактики.

Скорость течения для Солнца составляет 255,2 ± 5,1 км / с. Что касается Местного Стандарта Отдыха (средней скорости звезд в окрестности), наша скорость имеет 3 вектора. Внутри 7,01 ± 0,20 км / с, вверх 4,95 ± 0,09 км / с и по направлению вращения (по часовой стрелке вокруг центра) 10,13 ± 0,12 км / с.

Примечание: мои данные поступают из разных источников и могут быть не совсем точными.

Кроме того, общее направление скорости Солнца не в сторону Веги. Учитывая положение Sgr A * RA Правильное восхождение 17 ч. 45 м. 40,0409 с и Склонение −29 ° 0 ′ 28,118 ″, движение составляет 90 ° вокруг диска или 6 ч. Вне местоположения Sgr A *, около 23 ч 45 м RA, в плоскости галактики, склонение около 55 °. Примерно в 25 м к востоку от и 4 ° к югу от Каф (β Кассиопея).

Это колебание очень незначительно. Амплитуда колебаний на галактическом месте составляет 105 световых лет при макс. Принимая во внимание, что Солнце совершает почти 3 таких колебания в одном галактическом вращении в период 240 миллионов миллионов лет. Это означает, что при путешествии 40 MLY по галактической плоскости солнце достигает амплитуды max. Таким образом, если вы вычисляете угол, который синусоидальный путь образует с плоскостью галактики, то получается обратный Tan (105LY / 40MLY) = 0,016 градуса. Это ничего !!

Хорошо, это имеет большой смысл, что гравитация диска Млечного Пути тянет звезды вверх и вниз, когда они движутся по своей галактической орбите. Но это не объясняет, почему недавние трехмерные наблюдения ближайших звезд с использованием спектрографа FLAMES-GIRAFFE на очень большом телескопе ESO и спектрографа IMACS в обсерватории Las Campanas показали определенную волновую структуру в движениях звезд, вращающихся вокруг Галактики. самолет. Другими словами, большинство звезд на диске следуют друг за другом в цепи или поезде, как будто они подпрыгивают вверх и вниз по ТОКУ. Это означает, что они, безусловно, колеблются от тока. И это было предсказано в 1978 году!

Наше Солнце создает магнитное поле, растягивающееся вдоль экваториальной плоскости в гелиосфере. Это поле простирается по всей Солнечной системе, где оно называется «Межпланетное магнитное поле». В 1965 году Джон М., Уилкокс и Норман Ф. Несс опубликовали свое открытие «Гелиосферного токового листа», которое показало, что вращающееся магнитное поле Солнца постоянно создает волны в плазме межпланетной среды.

Эти волны образуют «спираль Паркер» и описываются в терминах электромагнитного тока, но они также являются механическими волнами, которые заставляют сами планеты колебаться вверх и вниз, когда они вращаются вокруг Солнца. В 1978 году Ханнес Альфвен и Пер Карлквист предположили, что существует аналогичный «Лист галактического тока», несущий электрический ток от 10 ^ 17 до 10 19 ампер через плоскость симметрии Галактики.

ОК? Это в значительной степени решает тайну колебаний звезд Млечного Пути. Но проблема здесь в том, что (хм, кашель) НАША СОЛНЕЧНАЯ СИСТЕМА НЕ ЧАСТЬ МОЛОЧНОГО ПУТИ. В 1994 году было обнаружено, что мы на самом деле являемся частью карликовой эллиптической галактики Стрельца, или сокращенно Sag-DEG, которая находится на полярной орбите 500 миллионов лет вокруг Млечного пути.

Задумывались ли вы, почему они говорят, что наша Солнечная вершина находится рядом с Вегой, но сама Вега движется к нам почти вдвое быстрее, чем мы к ней? Что ж, в конце 80-х годов было обнаружено, что почти все звезды, вращающиеся вокруг Млечного Пути, похоже, "падают" на нашу позицию. Что может означать только то, что наша Солнечная система движется вверх, из Млечного Пути. Извините, что сообщаю вам, ребята, но хотя звезды Млечного Пути колеблются вверх и вниз на их 250-миллионной орбите, мы не участвуем в этом танце. Наш собственный путь перенесет нас высоко над Галактикой с захватывающим видом на апогалактикон, а затем снова вернётся вниз.