なぜ星間媒体が最も近い巨大な物体に引き込まれないのですか？

ISMは重力にどのように抵抗しますか？それに作用する唯一の力であり、他のすべての粒子が集まって星を形成しているようです。ISMが他のパーティクルの中でも特別な理由は何ですか？

interstellar-medium interstellar

— マックス
ソース

なぜISMは重力に抵抗すると思いますか？

— ウォルター

回答:

星間媒体（ISM）内の粒子が重力によってのみ作用することは事実ではありません。例えば、

多くの場合、ISMのかなりの部分がイオン化されます。その場合、ガスを透過する磁場と相互作用し、場合によっては非常に強くなる可能性があります。
質量が大きく、したがって明るい星の近くでは、放射圧がISMに強い力を及ぼす可能性があります。また、周囲のガスに運動量を伝達する大量の宇宙線（相対論的粒子）も放出します。
超新星爆発は熱い泡を生成し、それが膨張してISM全体に広がり、衝撃波と銀河の流出をもたらします。

ただし、ほとんどの場合、ガス雲の崩壊を防ぐのは温度だけです。上記のすべてのプロセスにもかかわらず、重力が最も弱い力であるにもかかわらず、ガス雲は時々崩壊して星を形成します。そうするための基準は、ガスが十分に高密度であり、その内部圧力（または熱エネルギー）が十分に弱いことです。これは、ジーンズの不安定性によって記述されます。これは、重力と同等の圧力力、または熱エネルギーによって崩壊するガス雲の基準を定式化します。これを表現する1つの方法は、ジーンズの質量 （ジーンズ1902）です。これは、熱エネルギーが重力によって正確に均衡している雲の臨界質量です。 $M_J$

M_{J} = ρ {(\frac{π k_{B} T}{4 μ m_{u} G ρ})}^{3 / 2} \propto \frac{T^{3 / 2}}{ρ^{1 / 2}} .

$M_J = \rho \left( \frac{\pi k_B T}{4 \mu m_\mathrm{u} G \rho} \right)^{3/2} \\ \propto \frac{T^{3/2}}{\rho^{1/2}}.$ ここで、、、およびはボルツマン定数、重力定数、および原子質量単位であり、、、およびは温度、平均分子質量、および気体の密度です。

k_{B}

$k_B$

G

$G$

m_{u}

$m_u$

T

$T$

μ

$\mu$

ρ

$\rho$

式の2行目では、ことが強調される温度と共に増加し、デ密度折り目。言い換えれば、ガスが熱すぎるか、薄すぎる場合、崩壊するのに必要な総質量は高くなければなりません。 $M_J$

一般に、温度が超える場合、ガスは崩壊して星を形成しません。温度が高い場合、粒子は単純に動きすぎます。さまざまなプロセスがISMを数百万度に容易に加熱する可能性があるため、ガスは崩壊する前に冷却する必要があります。これを行う方法は、放射を冷却することです。高速で移動する原子が衝突します（互いに、またはより頻繁に、電子と衝突します）。原子の運動エネルギーの一部は、電子をより高いレベルに励起することに費やされます。原子が脱励起すると、光子が放出され、システムを離れることができます。最終的な結果として、ある時点で雲が十分に冷却されて崩壊するまで、熱エネルギーが雲から除去されます。 $10^4\,\mathrm{K}$

— ペラ
ソース

そのため、....、これは「ISMの温度と密度はいくらですか？」という疑問を投げかけます。

— エリックタワーズ

n

$n$

n T

$nT$

T \sim 10^{4}

$T\sim10^4$

n \sim 0.1

$n\sim0.1$

1

$1$

^{3}

$^3$

T \sim 10^{6}

$T\sim10^6$

n \sim 0.001

$n\sim0.001$

0.01

$0.01$

^{- 3}

$^{-3}$

T \sim 10^{2}

$T\sim10^2$

n \sim 10

$n\sim10$

10^{2}

$10^2$

^{- 3}

$^{-3}$

@EricTowers：質問を請うことはせず、提起するか、質問を促します。質問、またはpetitio principiiを物ggingいすることは、筆者または講演者が審査中の声明が真実であると仮定する論理的な誤りです。参照してくださいgrammarist.com/rhetoric/begging-the-question-fallacy

— Jim421616

@ Jim421616：「ラテン語のpetitio principiiの翻訳であり、サポートのない前提に基づいて誰かが結論を下したことを意味するために使用されます。」「現代の一般的な用法では、「質問を請う」とは「質問を提起する」ことを意味することが多いようです（「これは質問を請うかどうか」など）」これは16世紀ではないので、私はそうではありません過去の誤訳とフレーズの用法によって制限されます。私が求めたのはサポートだけでした。

— エリックタワーズ

まず、重力が弱いことを考慮してください。

a_{S} = \frac{G M_{⊙}}{r^{2}} ≃ 3.7 \times 10^{- 13} {m/s}^{2}

$a_S=\frac{GM_\odot}{r^2}\simeq3.7\times10^{-13}\text{ m/s}^2$

M_{⊙}

$M_\odot$

$\sim10^{-3}$ $\sim10^6$ $10^4$

最後に、ISMに作用する力は重力だけではありません。たとえば、銀河磁場は、分子雲の崩壊の防止または有効化を含むさまざまなシナリオでISMのダイナミクスに影響を与える可能性があります（Ferrier（2005）を参照）。

— HDE 226868
ソース

ISMは重力にどのように抵抗しますか？

そうではありません。重力には、内部と外部の2つの明確な原因があります。ISMの内部重力または自己重力は、別の回答で説明されているように、実際には崩壊とそれに続く星の形成をもたらす可能性があります。

ISM上の星やガス雲からの外部重力の引力は弱すぎて関連性がなく、無視できる場合があります。

ただし、ISMは、銀河内のすべての星、ガス、暗黒物質、つまり銀河自体の重力からの重力の結合を受けます。このプルに応答して、ISMは、ほとんどの星がそうであるように（私たちのような円盤銀河で）ほぼ円形の軌道で銀河を周回します。したがって、ISMはこの点で特別ではありません。

ISMが内側のギャラクシー（引き込まれる場所）に落ちないのはなぜですか？これは、角運動量が多すぎるためです。この状況は、地球が太陽に引き寄せられたときとまったく同じですが、その周りを（ほぼ）周回しています。

最後に、近くの星からの磁力と放射圧は銀河の重力よりもはるかに弱いため、ISMの銀河軌道を考慮すると無視できることに注意してください。

— ウォルター
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