Насколько я понимаю, при формировании звезды, планетарного диска или галактики момент вращения всей системы сохраняется.
Из-за меньшего размера получившегося объекта он будет вращаться со значительно большей скоростью, чем исходная туманность.
Чего я не понимаю, так это откуда берется исходное вращение. Почему случайное пылевое облако должно иметь общее вращение? Не будут ли импульсы всех частиц в облаке усредняться?
Есть ли какой-то альтернативный источник вращения или причина, по которой туманности имеют собственное вращение?
Вы можете исходить из того, что во Вселенной вообще не существует чистого углового момента; но все равно было бы так, что все интересующее крутилось.
В масштабах звезд и планет есть (по крайней мере) два важных механизма, которые приводят к тому, что отдельные системы имеют угловой момент. Во-первых, турбулентность. Если вы возьмете порцию турбулентного газа из гигантского молекулярного облака, он всегда будет обладать некоторым угловым моментом, даже если у всего облака его нет. Когда посылка схлопывается, образуя звезду/планеты, сохраняется угловой момент а диссипативные взаимодействия приводят к увеличению скорости вращения и коллапсу к плоской геометрии.
Во-вторых, звезды формируются в скоплениях. Взаимодействие между звездными системами происходит в начале их жизни. Опять же, скопление может иметь небольшую чистую J, но группы звезд могут иметь относительно их собственного центра масс.
В больших масштабах (галактиках) второе из этих объяснений становится более важным. Взаимодействие и аккреция галактик — это то, что придает отдельным галактикам вращение, даже если скопления, в которых они рождаются, имеют гораздо меньший суммарный угловой момент или вообще не имеют его.
В качестве примера того, как турбулентные поля скоростей приводят к гравитационным конденсациям, содержащим угловой момент, вы могли бы сделать хуже, чем изучить моделирование звездообразования, выполненное Мэтью Бейтом и его сотрудниками. Эти симуляции начинаются в облаках с нулевым суммарным угловым моментом, но создают множество звезд с закручивающимися аккреционными дисками, двойные системы всех форм и размеров и т. д. Пример журнальной статьи можно найти здесь: http://adsabs.harvard.edu /abs/2009MNRAS.392..590B Вот веб-страница, где вы можете скачать анимации и подробно их изучить http://www.astro.ex.ac.uk/people/mbate/Cluster/cluster500RT.html
Турбулентные облака по своей природе случайны и стохастичны с точки зрения их движения. Часто поле скоростей определяется степенной зависимостью от пространственного масштаба. Образование вихрей характерно для турбулентных сред. Их можно производить в отсутствие внешних сил. Вихри содержат угловой момент.
Стоит также отметить, что не все галактики имеют заметное вращение. У спиральных галактик есть, но у многих эллиптических галактик чистое вращение небольшое. См. https://physics.stackexchange.com/questions/93830/why-the-galaxies-forms-2d-plane-or-spiral-like-instead-of-3d-ball-or-spherica .
Любой газообразный объект имеет некоторое вращение, обычно приобретаемое при взаимодействии с другими объектами. Например, (прото-)галактики скручивают друг друга, чтобы приобрести низкий угловой момент. Первоначально этот спин довольно низок в том смысле, что он не доминирует в динамике: энергия вращательного движения мала по сравнению с другими энергиями, обычно в несколько раз. .
Однако энергия может быть потеряна из-за рассеяния (и, в конечном счете, излучена), в то время как угловой момент (спин) избавиться гораздо сложнее. Вот почему вращающиеся газообразные объекты в конечном итоге образуют дискообразную конфигурацию (галактические и протозвездные диски). В этих дисках кинетическая энергия определяется вращением. Такие системы могут значительно развиваться только в том случае, если можно обмениваться и/или транспортировать угловой момент. Например, формированию звезды из протозвездного диска способствует (наружный) перенос углового момента внутри диска. Новорожденная звезда сохраняет некоторое остаточное вращение, но оно больше не является доминирующим в ее энергии (иначе звезда не была бы почти сферической, а дискообразной). То же самое по существу относится и к планетам.
ПрофРоб