Почему Млечный Путь плоский? [дубликат]

Связанный с этим вопрос: почему большая часть планет Солнечной системы лежит в одной плоскости? То есть, почему планеты, достаточно близкие к Солнцу, не вращаются под случайным углом друг к другу (например, Плутон, который вращается в плоскости под некоторым углом к ​​плоскости планет)? Точно так же, почему звезды в галактике имеют тенденцию вращаться вокруг центра галактики примерно в одной плоскости?

На этот вопрос для планет ответил Гаусс, проанализировавший гравитационное притяжение между планетами.

Поскольку притяжение между планетами намного слабее, чем между планетами и Солнцем, эффект межпланетного притяжения намного медленнее, чем скорость их вращения вокруг Солнца. Это позволило Гауссу пойти на следующий трюк: он заменил в своем анализе планеты, движущиеся вокруг Солнца, сплошными кольцами вокруг Солнца. По сути, представьте, что масса планеты распределена по орбите планеты. (Не совсем равномерно: воображаемое кольцо несколько плотнее в той части орбиты, где планета движется медленнее, но эта деталь несущественна для дальнейшего анализа.)

А теперь представьте, что вместо планет, которые изначально вращаются в разных плоскостях, у вас есть твердые кольца, представляющие собой орбиты, и эти кольца притягиваются друг к другу согласно закону тяготения Ньютона. Если начальный угол между плоскостями отличен от 90 градусов, очевидно, что кольца будут притягиваться друг к другу к общей плоскости где-то между плоскостями колец. Поэтому кольца (которые, как вы помните, представляют собой орбиты планет) будут медленно двигаться к общей плоскости. Межпланетная пыль будет гасить возможные колебания колец, пока они не осядут в одной плоскости.

Думаю, что-то подобное происходит и с галактикой с важным отличием: роль Солнца играет не один сверхтяжелый объект, а совокупная масса многочисленных звезд, находящихся вблизи центра галактики. Вот почему анализ Гаусса не совсем применим к звездам вблизи галактического центра. С другой стороны, для звезд, достаточно удаленных от центра (так что для них середина галактики была бы гравитационно эквивалентна одному объекту) анализ остается в силе.

Конечно, анализ Гаусса — это всего лишь первое приближение: разброс массы планет по их орбитам скрывает какие-то периодические эффекты. Однако этого анализа достаточно, чтобы объяснить, почему орбиты стремятся к общей плоскости.

Я не занимаюсь астрофизикой, но делаю простые предположения, основанные на общей механике. Предположим, что вначале (миллиарды лет назад) галактика была сферической и вращалась вокруг какой-то оси, может быть, такой же, как и сегодня.

Тогда где самая большая центробежная сила? Центробежная сила, действующая на кусок материала массой$m$в галактике есть$F_c = m \omega ^2 r$. И где$r$максимальный? На экваторе. Значит, в экваториальной плоскости галактика должна быть большего диаметра. Теперь угловой момент должен сохраняться,$L = I\omega$, а для массы вещества на расстоянии$r$от оси,$I = mr^2$. Вот почему, кроме того, что оно более плоское, оно по большей части пустое, т. е. между звездами, планетами и т. д., пространство по большей части пустое.