Об аналогиях между газовой и звездной системами

Аналогии между (обычно) идеальным газом и звездными системами не только в некоторой степени интуитивно верны, но и были установлены и использованы при изучении звездных скоплений и галактических систем, чаще всего в качестве упрощения бесстолкновительных уравнений Больцмана.

Идея, лежащая в основе аналогии, заключается в том, что если звездная система может быть представлена ​​в виде набора точечных масс, а если число точечных масс велико, то мы можем рассматривать их с точки зрения кинетической теории газов. Однако следует помнить, что звездная газовая система не ослаблена и не может быть ослаблена.

Мне здесь любопытно: как далеко можно продвинуть описанную аналогию?

Например, существует целый ряд явлений, характерных для газа (или мы могли бы говорить о плазме, если вы предпочитаете), которые было бы интересно представить для звездных систем, таких как удары, турбулентность или вязкость. Могут ли такие или некоторые другие характерные явления существовать в звездных системах и существуют ли реальные системы, демонстрирующие такое поведение? (из названных, аналог вязкости существует и довольно распространен)

Аналогия довольно слабая и не очень полезная.

Так называемые бесстолкновительные звездные системы (те, для которых релаксация звездными столкновениями не оказывает заметного влияния в течение их жизни), такие как галактики, можно описать бесстолкновительным уравнением Больцмана, но никогда не переходят в термодинамическое равновесие (только в некоторое динамическое или вириальное равновесие). ). Таким образом, единственными другими системами с несколько похожим поведением являются бесстолкновительные плазмы.

Звук, турбулентность, вязкость и т. Д. - все это происходит при столкновениях на близком расстоянии (а не просто при столкновении) между молекулами. Они также поддерживают термодинамическое равновесие и распределение скоростей Максвелла-Больцмана. Звездные системы не имеют ни одного из этих процессов, и их скорости в общем случае анизотропно распределены и не подчиняются распределению Максвелла.

В некотором смысле газы легче понять, потому что их динамика определяется локальными процессами, а статистические методы очень полезны. Звездные системы движутся под действием силы тяжести, то есть нелокальных процессов на большие расстояния, и интуиция из физики газов часто вводит в заблуждение (например, самогравитирующая система имеет отрицательную теплоемкость - это также относится к газовым сферам, таким как как звезды).

$\sim10^{26}$$\sim10^{11}$

Есть интересная статья Jes Madsen , которая с успехом моделирует шаровые скопления в виде изотермических сфер.