Wie würde der Nachthimmel in einem Kugelhaufen aussehen?

22

Wenn das Wetter klar ist, können wir auf die Sterne schauen. Und wir würden normalerweise mehrere tausend von ihnen sehen, die alle mehr als einen von uns entfernt sind. $\textrm{pc}$

Nun gibt es Kugelsternhaufen , die aus etwa Sternen bestehen und auf wenige Flächen konzentriert sind. Von außen sehen sie so aus: $10^5$ $\textrm{pc}$

Ein Kugelsternhaufen

Wie sehen sie (und der ganze Himmel) von innen aus? Stellen Sie sich vor, das Sonnensystem befindet sich in einem solchen Cluster. Wäre es eine große Veränderung? Würde es einen signifikanten Unterschied zwischen Tag und Nacht geben? Wäre es einfacher oder schwieriger, dort Astronomie zu studieren?

PS Die Credits für die Frage gehen an Ross Church.

amateur-observing fundamental-astronomy globular-clusters Alexey Bobrick
quelle

1

Ich bin mir nicht sicher, aber ich würde denken, dass es innerhalb eines Globular Cluster (GC) keine stabile Wohnzone gibt, außer vielleicht in seinen äußeren Teilen. Die Sternendichte ist so hoch, dass Objekte, die dem Sonnensystem ähneln, durch Sternentreffer zerstört / destabilisiert werden. Daher kann das Leben, wie wir es kennen, dort niemals entstehen. Darüber hinaus ist der Anteil

nicht-primordialer Elemente ("Metalle" im Fachjargon Astronomie), zumindest in den alten GCs der Milchstraße, sehr gering. Niedrige

Sterne beherbergen viel seltener Planeten. Daher kann es niemanden geben, der den GC-Nachthimmel beobachtet.

Z

$Z$

Z

$Z$

Walter

1

10^{3}

$10^3$

3

Die Asimov-Geschichte Nightfall beschreibt genau diese Situation.

Dotancohen

1

@Walter Dr. Rosanne DiStefano argumentiert, dass die HZ ihren in GCs dominierenden Roten Zwergen so nahe ist, dass sie selten durch herausragende Begegnungen gestört werden. Und dass es keine beobachtete Korrelation zwischen Sternmetallizität und bekannten terrestrischen Exoplaneten gibt (im Gegensatz zu Gasriesen).

LocalFluff

14

Kugelhaufen nehmen im Spektrum der zusammengesetzten Sternsysteme einen interessanten Platz ein. Sie weisen darauf hin, dass es sich um hochkonzentrierte Populationen von Sternen handelt, denen im Gegensatz zu massereicheren Zwerggalaxien jede Komponente der dunklen Materie zu fehlen scheint.

Binäre Wechselwirkungen spielen eine wichtige Rolle bei der Simulation von Kugelhaufen. Interessanterweise (vielleicht auch nicht überraschend) handelt es sich bei einem Beispiel für die Entdeckung eines Planeten in einem Kugelhaufen um ein binäres Sternensystem (siehe: PSR B1620-26 b ) Planet umkreist einen Pulsar und einen Weißen Zwerg.). Das soll nicht heißen, dass es keine anderen Beispiele gibt, aber dies war für mich das einfachste, auf das ich stoßen konnte. Es würde mich interessieren, wie häufig diese Situation ist und wie stabil sie angesichts des potenziell sehr chaotischen Umfelds ist, in dem sie lebt. Diese Spekulationen beantworten Ihre Frage nicht, aber ich fand sie interessant genug, um sie als Beweismittel heranzuziehen zu Gunsten Ihrer Frage, die nicht unvernünftig zu stellen ist.

Von der Wiki-Seite:

Kugelhaufen können eine hohe Dichte von Sternen enthalten; Durchschnittlich etwa 0,4 Sterne pro Kubikmeter pro Sekunde, was zu 100 oder 1000 Sternen pro Kubikmeter pro Sekunde im Kern des Clusters führt. [26] Der typische Abstand zwischen Sternen in einem Kugelhaufen beträgt etwa 1 Lichtjahr, [27] aber im Kern ist der Abstand vergleichbar mit der Größe des Sonnensystems (100- bis 1000-mal näher als Sterne in der Nähe des Sonnensystems). . [28]

Dies scheint mir darauf hinzudeuten, dass der Standort innerhalb des Kugelsternhaufens eine große Rolle spielen würde. Wenn der durchschnittliche Abstand zwischen den Sternen im Kern ungefähr dreitausend Mal so groß ist wie der Abstand zwischen unserem nächsten Nachbarn und unserer Sonne (meiner Schätzung nach ein paar Lichtjahre von Proxima Centauri geteilt durch 100), dann sind es ungefähr 3000AU (ungefähr 100 Mal weiter als bei Pluto) von der Sonne)) entfernt, dann können stabile Bahnen nach innen verschoben werden oder aufgrund von Zweikörper-Wechselwirkungen einfach nicht existieren.

Wenn jedoch Leben existieren würde (eine Annahme, die wir für die Zwecke Ihrer Frage treffen werden), würde man einen ganz anderen Nachthimmel sehen. Nach diesem Papier , die Anzahl Dichteprofil des Sternes im Kugelsternhaufen M92 ziemlich gut ein Wilson Profil folgt, die die Form hat:

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)

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

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

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

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

Mit anderen Worten, ein blauer Überriese in einer durchschnittlichen Entfernung zwischen Sternen innerhalb eines Kugelhaufens scheint so hell zu sein, wie unsere Sonne für uns ist! Das ist absolut verrückt. Abhängig davon, wo es sich in Bezug auf die Sonne befindet, kann es zwei Tage oder möglicherweise einen Tag bewirken, der länger als die Hälfte der Zeit ist, die Ihr Planet benötigt, um sich einmal zu drehen. Ich würde mir vorstellen, dass dies sicherlich die Beobachtung in optischen (und kürzeren Wellenlängen) stören würde.

Astromax
quelle

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

Eine weitere interessante Frage wäre, genau wie eine Randnotiz, ob sich etwas ändern würde, wenn der Cluster kernlos wäre oder nicht. Sie haben auch Recht, dass Sterne, die nach der MS austreten, von Zeit zu Zeit einen Unterschied machen, wenn sie innerhalb des Clusters betrachtet werden.

Alexey Bobrick

7

Tatsächlich hatten sich einige Leute in letzter Zeit eingehender damit befasst und eine Computersimulation durchgeführt, um den Nachthimmel von einem Kugelsternhaufen aus zu visualisieren.

Der Artikel wurde kürzlich im Astronomy Journal veröffentlicht.

Dies ist nur ein Beispiel für ein typisches Bild in einem Kugelsternhaufen:

Bildbeschreibung hier eingeben

Weitere Diskussionen finden Sie hier: http://io9.com/what-the-night-sky-would-like-from-inside-a-globul-1589324556

Die Zeitschrift mit dem Artikel von William Harris und Jeremy Webb finden Sie hier: http://www.astronomy.com/magazine/press-releases/2014/05/july-2014

Alexey Bobrick
quelle

6

In einer typischen Position in einem Kugelsternhaufen (möglicherweise auf halbem Weg zwischen Zentrum und Rand) würde es aufgrund der Sternendichte viel mehr helle Sterne am Himmel geben. Diese würden sich ungleichmäßig am Himmel verteilen, wobei mehr Licht aus der Mitte des Kugelsternhaufens kommt.

$\approx -3$

Wenn unsere außerirdischen Augen Wellenlängen gut erkennen könnten, würde der Himmel röter erscheinen . Kugelsternhaufen haben viele alte Sterne (mehr rote) und sehr wenige massive Sterne (weniger blaue), da sie keine Orte aktiver Sternentstehung sind.

Zack Li
quelle

4

Nehmen wir an, die Daten für einen Kugelhaufen entsprechen denen von M13 .

Nehmen wir bei 300.000 Sternen und einem Radius von 1 ly eine einheitliche Dichte an.

Eine andere Annahme ist, alle Sterne als sonnenähnlich zu betrachten.

Die Zahlendichte kann mit berechnet werden

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

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

Jetzt musst du kein Genie sein, um zu sehen, wie der Himmel aussehen wird, wenn die nächsten Sterne so weit von dir entfernt sind. Es wird fast so sein wie unser eigener Himmel, nur viele Sterne in alle Richtungen. Es wird keine besondere Wanderung im Flux erhalten.

Die Zahlendichte ist in der Mitte viel höher. Aber selbst wenn Sie davon ausgehen, dass die Dichte in der Mitte höher ist als der Durchschnittswert, besteht die uninteressante Ansicht! Wie Zack betonte, werden wir aufgrund der Fülle alter Sterne viel langwelliges Licht haben.

Es wird erwähnt, dass die optische Ansicht nicht zu attraktiv sein wird, aber es ist ein gewisser Nervenkitzel, sich im Zentrum eines Kugelhaufens zu befinden. Es ist sehr schwierig, dort für eine lange Zeit zu bleiben, um Kollisionen zu vermeiden oder die Strahlung und die Sternwinde von Kollisionen und Novae zu überleben, die für Kugelhaufen häufig sind.

Cheeku
quelle

λ

$\lambda$

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

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

Nein, ich verwende es als grobe Schätzung der Größenordnung des mittleren Abstands zwischen zwei beliebigen Sternen im Kugelhaufen.

Cheeku

10^{8}

$10^8$

Ja, diese spezielle Schätzung hängt stark von der Zahlendichte ab, von der ich angenommen habe, dass sie einheitlich ist. Ich habe viele Artikel durchgesehen und lange Berechnungen in meinem Notizbuch durchgeführt, aber dann brauchte man eine Vorstellung davon, wie es so "aussehen" würde ...

Cheeku

1

@ AlexeyBobrick Nun, ich verstehe. Ich muss etwas aus meiner eigenen Antwort lernen. Gut!

Cheeku

Wie würde der Nachthimmel in einem Kugelhaufen aussehen?

Antworten: