गैस और तारकीय प्रणालियों के बीच समानता पर

Question

(आमतौर पर) आदर्श गैस और तारकीय प्रणालियों के बीच समानताएं केवल कुछ हद तक सहज ज्ञान युक्त रूप से मान्य नहीं हैं, लेकिन स्टेलर क्लस्टर्स और गांगेय प्रणालियों के अध्ययन में स्थापित और उपयोग किया जाता है, सबसे अधिक बार टकराव रहित बोल्टमैन समीकरणों के सरलीकरण के रूप में।

सादृश्य के पीछे विचार यह है कि यदि एक तारकीय प्रणाली को बिंदु द्रव्यमान के एक समूह के रूप में दर्शाया जा सकता है, और यदि बिंदु द्रव्यमान की संख्या बड़ी है, तो हम उन्हें गैसों के गतिज सिद्धांत के दृष्टिकोण से विचार कर सकते हैं। हालांकि यहां एक बात याद रखनी चाहिए कि तारकीय गैस प्रणाली न तो शिथिल है, न ही शिथिल हो सकती है।

मैं यहाँ उत्सुक हूँ: वर्णित उपमा को कितनी दूर तक धकेला जा सकता है?

उदाहरण के लिए, गैस-विशिष्ट घटनाओं की एक श्रृंखला है (या हम प्लाज्मा के बारे में बात कर सकते हैं, यदि आप चाहें तो), जो कि तारकीय प्रणालियों के लिए कल्पना करना आकर्षक होगा, जैसे झटके, अशांति या चिपचिपाहट। क्या इस तरह के या कुछ अन्य, विशिष्ट घटनाएं तारकीय प्रणालियों में मौजूद हैं और क्या वास्तविक प्रणाली इस तरह के व्यवहार का प्रदर्शन कर रही हैं? (नामित लोगों के लिए, चिपचिपाहट एनालॉग मौजूद है और बल्कि सामान्य है)

Comments

मैं नहीं देखता कि क्यों, हालांकि वे संभवतः केवल बहुत बड़े (कहते हैं, आकाशगंगा-आकार) प्रणालियों में स्पष्ट होंगे, और वास्तव में वे ऐसी प्रणालियों में वास्तविक गैस की उपस्थिति से मुखौटा हो सकते हैं । फिर भी, बहुत सरल अंतःक्रियात्मक कण प्रणालियां, जैसे असतत जाली गैसें , बड़े पैमाने पर अशांति दिखा सकती हैं, इसलिए गुरुत्वाकर्षण n- शरीर प्रणालियां भी क्यों नहीं?

— इल्मरी करोनें

@ इल्मारिकारोन: मैं भी ऐसा सोचूंगा। वास्तव में कुछ तारकीय समूहों को पहले से ही काफी बड़ा माना जा सकता था । हालांकि कई दिशाओं से मेरा संदेह उत्पन्न होता है: 1) गुरुत्वाकर्षण प्रणाली पूरी तरह से थर्मल नहीं हो सकती है, 2) इंटरैक्शन की क्षमता वैसी नहीं है जैसी कि मैक्रोस्कोपिक रूप से न्यूट्रल प्लाज्मा के लिए होगी, 3) फेज स्पेस में बाउंड्री नहीं है, इसलिए ऑब्जेक्ट जैसे लुप्त हो। यह सब कुछ थोड़ा कम स्पष्ट करता है, क्योंकि सादृश्य है, लेकिन यह पूर्ण नहीं है। $N$

— एलेक्सी बोबरिक

उपयोगी कनेक्शन के एक उदाहरण के रूप में, तथाकथित Toomre संख्या जो घनत्व सीमा को परिभाषित करता है जिस पर एक पतली डिस्क गुरुत्वाकर्षण तरंगों के संबंध में गुरुत्वाकर्षण के साथ अस्थिर हो जाती है, केवल एक तारकीय डिस्क और गैसीय एक के बीच 3.31 / 3.14 कारक से भिन्न होती है।

— क्रिस

Answer 1

सादृश्य बल्कि कमजोर है और वास्तव में उपयोगी नहीं है।

तथाकथित टकराव रहित तारकीय प्रणालियां (जिनके लिए तारकीय मुठभेड़ों से छूट का उनके जीवनकाल पर कोई सराहनीय प्रभाव नहीं होता है), जैसे कि आकाशगंगाओं को टकरावहीन बोल्ट्जमैन समीकरण द्वारा वर्णित किया जा सकता है, लेकिन कभी भी थर्मोडायनेमिक संतुलन (केवल कुछ गतिशील या वायरल संतुलन) में नहीं बसते हैं। )। इस प्रकार, कुछ हद तक समान व्यवहार वाले एकमात्र अन्य सिस्टम टकराव रहित प्लास्मा हैं।

ध्वनि, अशांति, चिपचिपापन आदि सभी अणुओं के बीच करीबी श्रेणी के टकरावों (न कि केवल मुठभेड़ों) से प्रभावित होते हैं। ये थर्मोडायनामिक संतुलन और मैक्सवेल-बोल्ट्ज़मन वेग वितरण को भी बनाए रखते हैं। तारकीय प्रणालियों में इन प्रक्रियाओं में से कोई भी नहीं है और उनके वेग सामान्य रूप से वितरित किए गए और मैक्सवेल वितरण का पालन नहीं करते हैं।

गैसों को समझने के लिए कुछ सरल हैं, क्योंकि उनकी गतिशीलता स्थानीय प्रक्रियाओं द्वारा संचालित होती है और क्योंकि सांख्यिकीय तरीके बहुत उपयोगी होते हैं। तारकीय प्रणाली गुरुत्वाकर्षण द्वारा संचालित होती हैं, यानी लंबी दूरी की गैर-स्थानीय प्रक्रियाएं, और गैसों के भौतिकी से अंतर्ज्ञान अक्सर बहुत भ्रामक होते हैं (उदाहरण के लिए, एक आत्म-गुरुत्वाकर्षण प्रणाली में नकारात्मक गर्मी क्षमता होती है - यह गैस के गोले पर भी लागू होती है, जैसे सितारों के रूप में)।

ध्यान दें कि एक गैस में कणों की संख्या बहुत अधिक बड़ी है ( ) एक आकाशगंगा में सितारों की संख्या ( ) की तुलना में, हालांकि काले पदार्थ के कणों की संख्या बहुत अधिक हो सकती है अधिक है।$\sim10^{26}$$\sim10^{11}$

Answer 2

जेस मैडसेन का एक दिलचस्प पेपर है , जिसमें कुछ सफलता मॉडलिंग गोलाकार समूहों को इज़ोटेर्मल क्षेत्रों के रूप में है।

Comments

हां, सच है, वास्तव में इज़ोटेर्मल गैस सन्निकटन का उपयोग व्यापक रूप से मॉडलिंग समूहों के लिए किया गया है। और यह गोलाकार समरूपता मानते हुए, छह आयामी वितरण समारोह को 3 डी, या यहां तक ​​कि अंततः 1 डी को सरल बनाने का एक उचित तरीका है। मुझे आश्चर्य है, हालांकि, एक सवाल के बारे में थोड़ा और अधिक मौलिक। यही है, एन-बॉडी ग्रेविटेटिंग सिस्टम और गैस के बीच समानता कितनी वैध है। क्या एन-बॉडी सिस्टम झटके और अशांति दिखा सकते हैं या नहीं? या, ऐसी उपमा की सीमाएँ क्या हैं? इज़ोटेर्माल मॉडल के रूप में, इसमें कोई संदेह नहीं है कि वे मौजूद हैं और व्यावहारिक अनुसंधान में उपयोग किया जाता है।

— एलेक्सी बोब्रिक