Почему шаровые скопления не схлопываются?

[omelivs]

Ведь в них огромное количество звезд, которые находятся близко друг к другу. Почему они не притянут друг друга?

[Balancer]

Почему они не притянут друг друга?

По той же причине, по которой Луна не падает на Землю Взаимное сближение звёзд автоматически увеличивает их тангенциальные скорости и они разлетаются на скоростях выше скорости удержания. Столкновения возможны только при практически лобовом движении, а такие события, полагаю, происходят крайне редко.

[Павел Кирпиченко]

По той же причине, по которой Луна не падает на Землю

А Земля не падает на Солнце.

[konstkir]

Различие есть. Пока не обнаружено супермассивного тела в "центре" ШС.
Поэтому этот рой очень интересен.

[VLG]

Противоположный вопрос - почему они не рассеиваются? Почему рассеянные скопления живут недолго ,а шаровые крайне устойчивы?

[polar]

На самом деле, динамическая эволюция шаровых скоплений идет. У скопления формируется плотное ядро, тяжелые звезды "оседают" к центру и т.д. Важна роль двойных систем. Но, по указанным выше причинам, процесс этот очень медленный.

[Balancer]

Противоположный вопрос - почему они не рассеиваются?

Почему Луна не улетает от Земли?

По мере удаления от центра тяготения скорость падает быстрее, чем тяготение. И объект начинает возвращаться назад. По мере приближения скорость растёт быстрее, чем тяготение. И объект начинает улетать. Фундаментальное свойство нашей Вселенной (материи и пространства), благодаря которому возможно существование астрономических объектов.

Почему рассеянные скопления живут недолго ,а шаровые крайне устойчивы?

Видимо, потому что рассеянное скопление достаточно случайно в плане траекторий и взаимных скоростей, а шаровые — уже устоявшиеся. Ну и количество звёзд в последних много больше, чисто статистически равновесие быстрее устанавливается.

Вот же, типичный пример траекторий движения трёх равных тел:


Берём и кладём туда малое число объектов в произвольный момент — получим нечто неровное и асимметричное. Заполним множеством объектов — получим близкую к сферической форму.

[Balancer]

Собственно, для наглядности можно сравнить с:

[Крупин]

Видимо, потому что рассеянное скопление достаточно случайно в плане траекторий и взаимных скоростей, а шаровые — уже устоявшиеся. Ну и количество звёзд в последних много больше, чисто статистически равновесие быстрее устанавливается.

    Дело в кардинальной разнице механизма их формирования. Звёзды рассеяного скопления происходят из огромных по массе, но ещё "более" громадных по размерам гигантских космических газо-пылевых облаков, гравитация которых уравновешивается давлением газа. Когда внутри такого громадного облака образуются десятки, если не сотни звёзд, температура и, соответственно, давление растут и облако рассеивается. Масса оставшихся звёзд оказывается уже недостаточной, чтобы этот звёздный ансамбль остался гравитационно связанным.

    Как произошли шаровые скопления достоверно неизвестно, поскольку в отличие от рассеяных наблюдательные данные, вроде бы недостаточны (шаровые скопления существуют миллиарды лет, в то время как звёзды рассеяных скоплений быстро разлетаются, превращаясь вначале в звёздные ассоциации). Затем уже становится невозможно установить происхождение той или иной звезды.

[polar]

    Как произошли шаровые скопления достоверно неизвестно, поскольку в отличие от рассеяных наблюдательные данные, вроде бы недостаточны (шаровые скопления существуют миллиарды лет, в то время как звёзды рассеяных скоплений быстро разлетаются, превращаясь вначале в звёздные ассоциации). Затем уже становится невозможно установить происхождение той или иной звезды.

Есть молодые шаровые скопления
http://apod.nasa.gov/apod/ap010311.html

[omelivs]

Я что-то не пойму: Луна не падает на Землю, потому что находится в равновесии между центробежной силой и гравитацией. Для этого нужно вращение. А в ШС разве есть какое-либо вращение?

[L_Pt]

Я что-то не пойму: Луна не падает на Землю, потому что находится в равновесии между центробежной силой и гравитацией. Для этого нужно вращение. А в ШС разве есть какое-либо вращение?

Там каждая звезда вращается вокруг центра масс скопления по своей собственной траектории.

[omelivs]

Я что-то не пойму: Луна не падает на Землю, потому что находится в равновесии между центробежной силой и гравитацией. Для этого нужно вращение. А в ШС разве есть какое-либо вращение?

Там каждая звезда вращается вокруг центра масс скопления по своей собственной траектории.

Тогда все ясно. Спасибо!

[taurus]

Системы из большого числа тел должны иногда "выстреливать" объекты со скоростью, большей параболической. Наверное, шаровые скопления тоже "выплевывают" такие звезды, только редко, и их не очень отличить от обычных галактических звезд.

[Arsentiy]

На самом деле, динамическая эволюция шаровых скоплений идет. У скопления формируется плотное ядро, тяжелые звезды "оседают" к центру и т.д. Важна роль двойных систем. Но, по указанным выше причинам, процесс этот очень медленный.

Интересно, по какой такой причине тяжёлые звёзды "оседают" к центру?

[СССР]

Если проследить всю цепочку массивных объектов :

 нейтронные звезды - звезды - сверхмассивные звезды (почему-то нет звезд массивнее 50-100 солнечных, а имеющие такую массу обладают гигантскими размерами) - шаровые скопления - галактики - скопления галактик - ячеистая структура больших объемов вселенной... То возникает намек на зависимость:     масса объекта -занимаемый минимальный объем.
 То-есть, грубо говоря, в некотором объеме пространства минимального радиуса  R не может быть массы больше М max.  Вот такая константа..  
 Вот черные дыры сюда не залазят.  Но так они и объекты чисто гипотетические.   

[polar]

На самом деле, динамическая эволюция шаровых скоплений идет. У скопления формируется плотное ядро, тяжелые звезды "оседают" к центру и т.д. Важна роль двойных систем. Но, по указанным выше причинам, процесс этот очень медленный.

Интересно, по какой такой причине тяжёлые звёзды "оседают" к центру?

По той же причине, что тяжелые частицы в жидкости опускаются вниз.

[Balancer]

По той же причине, что тяжелые частицы в жидкости опускаются вниз.

М... Молекулы спирта всплывают наверх и водка сверху крепче, чем внизу?

[Крупин]

По той же причине, что тяжелые частицы в жидкости опускаются вниз.

М... Молекулы спирта всплывают наверх и водка сверху крепче, чем внизу?

Растворы, то бишь, водка, и взвеси - "две большие разницы". (с)

    Шаровые скопления, конечно не взвеси и не несмешивающиеся жидкости. Они похожи на идеальные газовые смеси с молекулами различной массы. А в поле тяжести процентное содержание более тяжёлых молекул уменьшается с высотой, примером чему является земная атмосфера, которая на высотах порядка 1000 км. становится (если не ошибаюсь) чисто водородной.

    Объяснение этому следующее: в результате многочисленных сближений в звёздном ансамбле, как и в газовом устанавливается равная "температура" - средняя кинетическая энергия для частиц (звёзд) без различия их масс. Но равенство кинетических энергий означает, что более лёгкие звёзды движутся в среднем быстрее (относительно центра скопления). Концентрация звёзд всех масс падает с высотой (по мере удаления от центра), но тем быстрее, чем больше масса.

     Сие вовсе не означает, что в конечном итоге звёзды уляжутся слоями - внизу самые тяжёлые, дальше полегче и.т.д. Нет, и в конечном состоянии равновесия в любом слое будут присутствовать как лёгкие, так и тяжёлые звёзды. И их равновесные концентрации соответствуют законам статистической механики (распределение Максвела-Больцмана).

     Кстати, это распределение и даёт ответ на вопрос темы "почему шаровые скопления не схлопываются". Одна причина была названа - крошечность звёзд в сравнении с огромностью межзвёздных расстояний. Вторая причина - в среднем потенциальная энергия частиц ансамбля должна равняться (ненулевой0 средней кинетической энергии. Поэтому габариты ансамбля измениться не могут (также нае может схлопнуться газовое облако из-за сил давления, при условии если оно не охладится в результате излучения). шаровые же скопления "не излучают".

[konstkir]

Да, логика, по-видимому, правильная. Хотя, конечно, до термодинамического равновесия ( и распределения Больцмана) должно быть сильно далеко в виду редкости взаимодействий. И с атмосферой сравнивать трудно.
Явление называется "сегрегацией по массам" и оно почти обнаружено. Нужна большая статистика по ШС.
http://pub.tagora.grani.ru/Society/Science/m.113447.html



Кстати, и именно поэтому Сегрегация идет, а ШС не схлопываются, т.к. столкновения редки и некуда сильно терять энергию.

Точнее нужно бы сказать и о равенстве энергий. Работает теорема вириала.
http://www.astronet.ru/db/msg/1190726