Итак, я смотрел это шоу на Netflix о сверхмассивных черных дырах. Я не понимал, что астрономы были удивлены, обнаружив эти черные дыры в центрах галактик, потому что я не могу представить, как модели центров галактик работали без этих черных дыр. В моей голове, когда я представляю себе центр галактики без черной дыры, я представляю, как звезды в центре притягиваются друг к другу таким образом, что их собратья-звезды довольно хаотично уходят с их красивых эллиптических/круговых орбит. И когда я начинаю думать о происхождении галактики, я не вижу, чтобы эти хаотические ядра порождали эти относительно длинные, стабильные орбиты на внешних краях. Итак, как следует из названия, как работали эти модели? Как множественные звезды образуют стабильные орбиты вокруг ничего, несмотря на то, что друг друга стягивают со своих орбит? Другой способ задать этот вопрос: как несколько звезд могут формировать стабильные орбиты вокруг ничего?»
Теперь я уверен, что кто-нибудь спросит: «Кто сказал, что они сформировали свои орбиты вокруг «ничего»?» На что я отвечу: ученый, входивший в «Нукер-команду», обнаружившую сверхмассивную черную дыру в центре Галактики Андромеды. . Хотя, справедливости ради, она не сказала, что они верили, что в центре галактик не было «ничего» до того, как были обнаружены черные дыры; она сказала, что они считали, что в центре были только пыль и газ. Я рассудил, что если гравитация пыли и газа недостаточно сильна, чтобы втянуть себя в планету/звезду/и т. д., то она определенно не обладает достаточной гравитацией, чтобы удерживать на месте внутренние звезды галактики; таким образом, мое «ничего». Так что, если они были неправы и астрономы НЕ верили в это, оставьте комментарий о том, во что они верили.
Звезды в галактике на самом деле не вращаются вокруг черной дыры в центре галактики. Все они вращаются вокруг общего центра тяжести. Очевидно, что большая часть массы находится в черной дыре, и центр тяжести, скорее всего, может находиться внутри горизонта событий черной дыры, но это не обязательно.
Посмотрите здесь классную анимацию Плутона и Харона, вращающихся вокруг центра масс, который явно не находится в центре Плутона.
Если у нас есть одно тело, которое намного массивнее других тел, центр масс явно будет сильно смещен (буквально) к центру массивного тела. Но гипотетически у нас может быть группа звезд с одинаковой массой, вращающихся вокруг общего центра тяжести, без какой-либо конкретной звезды, находящейся в центре.
Точно так же у вас может быть одна система маломассивных звезд, свободно вращающихся вокруг друг друга, тогда вся эта система может вращаться вокруг одной массивной звезды. Таким образом, звезды с малой массой быстро вращались бы вокруг общего центра тяжести, а затем вся система с малой массой и звезда с большой массой медленно вращались бы вокруг этого общего центра тяжести.
Если бы общая масса звезд с малой массой была равна массе звезды с большой массой, звезда и звездная система выглядели бы вращающимися вокруг пустого пространства, а все звезды в звездной системе вращались бы вокруг пустое пространство, которое вращается вокруг вышеуказанного пустого пространства.
Нет необходимости в центральной черной дыре в динамическом смысле. Известно, что многие галактики не имеют его, а если и имеют, то его масса относительно невелика.
Гравитационным влиянием сверхмассивной черной дыры можно пренебречь на расстояниях, составляющих лишь малую часть размера Галактики. Под этим я подразумеваю, что, скажем, ЧД в центре Млечного Пути составляет 4 миллиона солнечных масс. Что ж, вам нужно всего лишь отойти на небольшое расстояние от центра, прежде чем сфера такого радиуса будет содержать гораздо больше массы звезд, газа и, возможно, темной материи. Теорема об оболочке говорит нам, что (для симметричного распределения) объект на этом радиусе просто чувствует гравитационную силу из-за этого вещества, как если бы вся его масса находилась в центре.
Возможно, вы обеспокоены тем, что центр масс будет хаотично перемещаться из-за движения звезд? Как это могло случиться? Какая внешняя сила, действующая на систему, приводит ее в движение?
Динамические модели галактик даже не включали бы центральную черную дыру в качестве особенности, если бы они не имели дело с самым центральным ядром или не интересовались динамикой звезд прямо около центра. Если звездная плотность необычно высока — например, вблизи ядра или в звездных скоплениях — может быть более подходящим использовать моделирование n тел, которое учитывает взаимодействие между звездами. Тем не менее, хотя орбиты могут стать хаотическими, сильно эксцентричными или даже несвязанными, звезды всегда вращаются вокруг общего центра масс, положение которого не может измениться без действия внешних сил. Вдали от самого центра Галактики,
Джимми Г.