Spørgsmål:
Hvor stor er stjernetågen?
samerivertwice
2017-08-14 08:30:44 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Når jeg ser udtrykket støv for en tåges partikler, spørger jeg mig selv, om dette faktisk er baseret på et pålideligt mål for partikelstørrelse. Selvfølgelig kan vi alle være enige om, at det ligner støv fra denne afstand. Og vi ved alle, hvordan sådanne optrædener ofte fører til antagelser, der er forkerte, og hvis forkerthed vi ofte er blinde for.

Er der nogen pålidelige beviser for, at dette "støv" vides ikke at være småsten, klipper, kampesten osv.? Hvilket i virkeligheden synes langt mere sandsynligt.

Hvordan kan vi måle størrelse fra sådanne afstande?

Hvorfor tror du, at større partikler er mere sandsynlige end små? Hvilke antagelser antager du om støvkilden (og er disse antagelser baseret på tekniske rapporter?)
@CarlWitthoft Når jeg kender den menneskelige natur, som jeg gør, tror jeg, at * udseendet * af at være støvlignende har evnen til at forspænde os mod en antagelse om støv, i mangel af noget bevis der er tilfældet. Da støv er i den mindre ende af skalaen, vil enhver sådan antagelse være en nedadrettet estimator, og som sådan ville partikler, der er større end støv, være en bedre estimator, statistisk set. Fra en fysik synsvinkel, tyngdekraften lov forud for støv til ophobning i større kroppe over tid. I øjeblikket præsenterer jeg dog ingen mening og spørger, om en sådan antagelse er blevet givet.
@RobertFrost Gravity er af ubetydelig betydning mellem støvkorn.
@RobJeffries det afhænger af, hvilken tidsskala, og også en enorm sky af trillioner gange støv har mere tyngdekraft end to støvkorn. Jorden og alle planeterne var engang støv.
@RobertFrost Sandt nok, men grunden til, at der er lidt støv i solsystemet i dag, er ikke på grund af tyngdekraften og ikke fordi det har klumpet sig sammen til at danne større kroppe.
@RobJeffries hvad er årsagen?
@RobJeffries husk, at densiteten af ​​elementer klumper lignende elementer sammen i fælles baner og tegner stof i ringe. Tyngdekraften trækker også stof ind i fællesplan, rotationsretning og hastighed, hvilket gør ophobning af støv meget mere sandsynligt, end hvis dets fordeling overhovedet var mellem 3d-rummet.
@RobertFrost Støv i solsystemet (og andre) blæses ud af strålingstryk, før det kan danne større kroppe. Kun ca. 1% af massen i det interstellære medium er i form af støv, og det meste er medført af gas. Støv opfører sig ikke som individuelle, små tyngdekroppe.
En svar:
pela
2017-08-14 13:05:35 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Størrelsen på kosmiske støvkorn er generelt ikke givet af en vis størrelse, men af ​​en størrelse fordeling . De eneste direkte målinger af en sådan fordeling foretages på støv opsamlet på satellitter, hvilket naturligvis er en meget lokal måling. Når vi tror, ​​at distributioner ligner hinanden - dog ikke nøjagtigt ens - andre steder i universet, så langt væk, at vi aldrig vil være i stand til at gå der, er det fordi vi ved, hvordan en given distribution og komposition påvirker lys, der rejser gennem et ensemble af støvkorn.

En partikel har en given sandsynlighed for at absorbere en foton med en given bølgelængde, og generelt toppes denne sandsynlighed omkring bølgelængder af størrelsen af ​​partikelstørrelsen (for små partikler). Hvis vi således ved, hvordan spektret for en eller anden lyskilde ser ud, hvis der ikke var noget støv omkring (og det gør vi for mange kilder, f.eks. Stjerner), så kan forskellen mellem det kendte indre spektrum og det observerede spektrum modelleres forudsat en vis fordeling og sammensætning. Ofte behøver sammensætningen ikke antages, men kan begrænses fra støvets emission ved infrarøde bølgelængder.

Normalt er den model, der passer bedst til observationerne, en stejl kraftlov. af formularen $ P (r) \ propto r ^ {- a} $ med et indeks på ca. $ a \ sim3.5 $; det vil sige, at sandsynligheden for at finde et lille korn er meget større end sandsynligheden for at finde et stort korn (mere præcist for $ a = 3,5 $ er korn af størrelse $ r = x $ $ 10 ^ {3,5} \ simeq3 \, 000 $ gange mere almindeligt end korn i størrelse $ r = 10x $ og $ 10 ^ 7 \! $ Mere almindeligt end korn i størrelse $ r = 100x $).

For meget store korn bliver sandsynligheden for at absorbere en foton uafhængig af fotonens bølgelængde. Mens de små korn som beskrevet ovenfor har en "farvepræference", siges store korn at være "grå". Dette er tilfældet for kampesten, klipper, småsten og endda sandkornpartikler. Således, hvis en sky bestod af sådanne partikler, ville spektret af en baggrundskilde simpelthen blive formindsket med en konstant faktor i alle bølgelængder. Dette observeres meget sjældent - snarere formindskes kilderne meget mere ved de korte bølgelængder end ved de lange bølgelængder, som forventet, hvis der er flere små korn end store korn.

Dette er alt sammen god logik, men jeg er ikke overbevist om, at følgende ikke er sandt ... lys, der passerer en stor afstand gennem et felt af småsten, sten osv., Kan blive diffrakteret gentagne gange rundt om kanterne af de mange partikler, det passerer forbi (eller endog reflekteret i en meget stump vinkel) på en sådan måde, at lyset farves.
@RobertFrost: For så store korn vil forholdet mellem diffrakterede og absorberede fotoner være ubetydelige. Omkredsen af ​​en rullesten med radius, fx 1 cm, der vil afbryde en foton, er en tynd ring med en bredde på måske 1 $ \ mu $ og har således et tværsnitsareal på $ 2 \ pi (1 \, \ mathrm {cm}) \ times1 \, \ mu \ sim10 ^ {- 5} \, \ mathrm {cm} ^ 2 $, dvs. en brøkdel af $ \ sim10 ^ {- 6} $ af det samlede tværsnit af rullestenen.
Jeg tror, ​​at denne konklusion kræver nogle yderligere fakta, nemlig at afstanden af ​​tågen, gennem hvilken lys har passeret, og tætheden af ​​partikler er sådan, at lyset ikke vil være passeret af $ \ sim10 ^ 6 $ partikler. Konklusionen for en hvilken som helst given tåge kunne derfor estimeres ved at analysere tågenes samlede transmittivitet. En lav transmittivitet ville antyde, at mere af det lys, vi ser, er gået tæt på en eller anden partikel og er påvirket af refleksion eller refraktion. Er tåger generelt ret gennemsigtige?
@RobertFrost: Det ville være tilfældet for ekstremt lave signal-til-støj-forhold, men generelt, hvis småsten var ansvarlige for udryddelsen, ville den samme brøkdel af fotoner i gennemsnit klare det gennem skyen _ på alle bølgelængder_, uanset om der er en, 1e6 eller 1e18 partikler. Dit sidste spørgsmål afhænger af den bølgelængde, du overvejer; nogle tåger transmitterer næsten intet lys overhovedet i UV, men er ret gennemsigtige i IR.
@RobertFrost kigger på ligningerne for "Aragos plet" og relaterede beregninger for diffraktion forårsaget af en blokerende "prik", som er det modsatte af en blokerende plade med et pinhul i. Det kan hjælpe dig med at forstå, hvad folk fortæller dig her.
@RobertFrost: Det er ikke let at producere noget større end enkeltatomer; det kræver høje tætheder (så partikler _mødes_) og lave temperaturer (så de klæber sammen), betingelser, der kun er opfyldt i nærheden af ​​stjerner. Generelt er mindre strukturer lettere at skabe end større. Dette er i det mindste en del af forklaringen på, hvorfor $ n_ \ mathrm {atomer} \ gg n_ \ mathrm {molekyler} \ gg n_ \ mathrm {lille \, støv \, korn} \ gg n_ \ mathrm {stor \, støv \, korn} \ gg n_ \ mathrm {småsten} \ gg n_ \ mathrm {kampesten} \ gg n_ \ mathrm {planeter} $.
@pela for at din sidste erklæring skal være relevant, bliver du nødt til at betyde, at antallet af isolerede atomer overstiger antallet af atomer indeholdt i samlinger af atomer såsom klipper, stjerner og planeter. Er det virkelig dit krav? Som det mildt sagt synes overraskende.
@RobertFrost: Ja, bestemt! Den typiske metallicitet i Mælkevejen er ~ 0,02, dvs. ~ 2% af grundstofferne er tungere end helium. Heraf er ca. 1/3 låst i støv. Mest brint og helium er ikke i støv (det er for det meste Si og C). Det betyder, at i størrelsesordenen 1% af atomerne er i støvkorn. Hvis opbygning af et støvkorn af f.eks. R ~ 1 μ tager ~ 1e9 atomer, er _antal_ densiteten af ​​disse korn ca. 11 størrelsesordener mindre end antallet af atomer. Sten, kampesten og planeter bruger et stadig højere antal atomer [fortsat nedenfor]
... og har tilsvarende mindre antal tætheder. Støvkorn vokser i det interstellære medium, men denne vækst modvirkes ofte af intense strålingsfelter, der har tendens til at ødelægge støvkornene (bortset fra selve kernerne i molekylære skyer, der kan være selvafskærmede) sammen med andre ødelæggelsesmekanismer. Dette gør det næsten umuligt at vokse til makroskopiske størrelser. Det eneste sted dette sker er i stjernesystemer, men disse er meget små (en brøkdel af en parsec) sammenlignet med molekylære skyer (titusinder til hundreder af parsec). [fortsat nedenfor]
... Og mængden af ​​gas, der er låst inde i stjerner / stjernesystemer, er omtrent halvdelen af ​​mængden i det interstellære medium efter masse, og heraf ligger langt størstedelen af ​​sagen i stjernen, ikke småsten, klipper og planeter omkring stjerne.


Denne spørgsmål og svar blev automatisk oversat fra det engelske sprog.Det originale indhold er tilgængeligt på stackexchange, som vi takker for den cc by-sa 3.0-licens, den distribueres under.
Loading...