Замедляются ли межзвездные астероиды и в конце концов останавливаются?

Объект, движущийся через межзвездную среду, будет испытывать слабую силу сопротивления. Если сила сопротивления$f(v)$скорость будет уменьшаться по мере$dv/dt=-f(v)/M$где$M$это масса. В жидкостях$f(v)\propto v^2$; это работает даже для газа с низкой плотностью. Обратите внимание, что это дифференциальное уравнение приводит к тому, что скорость постоянно уменьшается, медленно приближаясь к нулю, но никогда не достигая ее.

Мы можем сделать простую приблизительную оценку временной шкалы замедления, оценив, сколько времени потребуется, чтобы он столкнулся с собственной массой межзвездного материала. Если он имеет радиус$r$он столкнется$\pi r^2 v \rho$кг ISM в секунду. Так для массы$M$время замедления$\tau \sim M/\pi r^2 v \rho$.

Если мы возьмем$r=1$км сферический астероид массой$M= 8.8802\cdot 10^{12}$кг (при плотности 2,12 г/см$^3$) двигаясь со скоростью 26,33 км/с и используя$\rho=10^{-20}$кг/м$^3$(это сильно различается), то шкала времени составляет около$10^{22}$секунд, или 340 триллионов лет. Так что, возможно, через квадриллион лет астероид будет почти неподвижен относительно местного газа, если ничто не нарушит его траекторию...

Однако вполне вероятно, что за это время астероид столкнется со звездой. Звездная плотность составляет около$\rho_*=0.14$на кубический парсек, а шкала времени для попадания в 100 а.е. от звезды составляет$\sim 1/\pi (100 AU)^2 v \rho_* \approx 10^{11}$годы. Это, вероятно, действует как помощь гравитации, придавая ей относительную скорость звезды (порядка километров в секунду). Таким образом, верный ответ заключается в том, что астероид никогда не сядет, пока в галактике есть звезды.

Нет. Гравитация не вызывает "трения". Объект не остановится, если он во что-нибудь не врежется.

В вашем комментарии уточняется, что вы имеете в виду «межзвездные тела», а не «астероиды». Первый закон Ньютона гласит: «Тело будет двигаться по прямой линии с постоянной скоростью, если на него не действует внешняя сила». Он не будет тормозить в глубоком космосе, где нет трения.

Когда межзвездное тело приближается к звезде, оно начинает падать на нее и ускоряться. Если он не столкнется со звездой, он пройдет мимо нее и замедлит движение вверх от звезды. Скорость, которую он теряет при удалении, будет точно такой же, как скорость, которую он приобрел при падении на звезду.

Гравитация является консервативной силой, потому что полная энергия (гравитационная + кинетическая) остается постоянной. Энергия не теряется, поэтому скорость не меняется.

Вы должны знать, что не существует такого понятия, как «не двигаться» в абсолютном смысле. Единственные слова, которые вы можете использовать, это «не двигаться относительно чего-либо». Когда я говорю «машина не движется», я имею в виду «машина не движется относительно земли».

Астероиды могут ускоряться и замедляться в зависимости от того, с какой стороны гораздо более крупного вращающегося объекта проходит астероид.

Если астероид проходит сбоку в направлении вращения объекта, астероид испытывает гравитационный толчок.

Если астероид проходит со стороны, противоположной направлению вращения, астероид испытывает гравитационное разрушение.

Если разрушение замедляет астероид достаточно, чтобы его можно было захватить, то он сталкивается с объектом.

Пример полета с помощью гравитации: марсианские зонды использовали гравитационную помощь Земли, чтобы достичь Венеры, затем гравитационную помощь Венеры, чтобы отбросить ее к Мар. При посадке на Марс использовалось гравитационное разрушение.

Но для того, чтобы марсианский посадочный модуль приземлился на Марсе, требовалось топливо и парашют.

Ускорение и замедление под действием силы тяжести достигается за счет обмена угловым моментом с более крупным вращающимся объектом и основано на сохранении углового момента.