En un cúmulo globular, ¿por qué la gravedad no une las estrellas en una sola?

La gravedad por sí sola no hace que la materia se colapse. Hace que los objetos orbiten su baricentro mutuo. Durante una órbita, la energía potencial gravitacional se intercambia con energía cinética y viceversa. Pero el efecto es cíclico y estable (excluye algunas soluciones menores de problemas de n cuerpos donde algunos objetos son expulsados ​​del sistema).

El colapso requiere una redistribución de la energía creada por alguna otra fuerza, típicamente electromagnetismo en forma de colisiones, fricción y arrastre (en nubes de gas). Estas interacciones son las que hacen que el gas interestelar se colapse en estrellas y planetas, pero una vez que eso ha sucedido, el espacio está muy, muy vacío. Incluso dentro de un cúmulo globular donde la separación típica de estrellas en un cúmulo globular es alrededor de 1 año luz [1] (por lo tanto, las colisiones estrella-estrella son raras). Por lo tanto, los planetas pueden orbitar sus estrellas, las estrellas binarias pueden orbitarse entre sí y los cúmulos globulares pueden permanecer estables durante literalmente miles de millones de años.

Se cree que Dark Matter proporciona un componente gravitacional crucial que mantiene las galaxias juntas, pero se cree que no interactúa con la fuerza electromagnética (y posiblemente tampoco con las otras fuerzas fundamentales). Como resultado, Dark Matter no colapsa en pequeñas bolas densas como lo hace la materia bariónica ordinaria. Sigue siendo difusa en toda la galaxia.

Se podría decir que es la fuerza electromagnética la responsable del colapso de la materia. La verdad es que se requiere la combinación de electromagnetismo y gravedad para que se produzca el efecto.

Notas al pie

[1] Diagrama de FC para un cúmulo globular

Velocidad rotacional. La misma razón por la que la galaxia no colapsa por completo, las estrellas binarias no colapsan automáticamente en una sola estrella, la Tierra no cae al Sol, la Luna no cae a la Tierra y los satélites permanecen en órbita. Las estrellas en un cúmulo globular orbitan alrededor de su centro de gravedad común, al igual que todos estos otros ejemplos.

Un encuentro en el que las estrellas simplemente pasan cerca una de la otra las dejará con la misma velocidad entre ellas. Solo un encuentro donde realmente colisionan no será libre de fricción, y las estrellas son objetivos pequeños, a menos que sean gigantes rojas. Incluso entonces, pasar a través de la delgada envoltura de un gigante rojo puede no ralentizar mucho una estrella.

Sin embargo, existe un mecanismo para que los grupos pierdan energía dinámica. Si una serie de encuentros deja una estrella con una velocidad tan alta que escapa del cúmulo, está reduciendo la energía cinética total restante. O incluso sin escapar, las estrellas en los tramos más lejanos del cúmulo pueden acumular más energía cinética en el cúmulo, dejando a las del centro con menos velocidad y más cerca unas de otras. El núcleo puede ser un entorno denso con muchas estrellas en un espacio pequeño y pocas posibilidades de que los planetas tengan órbitas estables a largo plazo, pero aún con una baja probabilidad de colisiones estelares reales.

No sé si se sabe cómo se forman esos grupos.

La comprensión de por qué el cúmulo no termina formando una sola estrella gigante se trata de descubrir qué tan pequeños son estos soles en relación con el tamaño del cúmulo en sí. Sin calcular con precisión cómo se vería un modelo a escala, con sus estrellas tan grandes como las bolas de bolígrafos, necesitaría dispersarlos a décimas o incluso a cientos de kilómetros de distancia. Ahora deje que estas esferas de muchos milímetros de ancho se atraigan entre sí durante miles de millones de años. Ninguno de estos colisionaría jamás. Aún así, los sistemas binarios podrían formarse. Con cientos de metros en el medio. Sin embargo, podría estar equivocado allí por una orden.

Esta misma representación es válida cuando quieres comprender cómo las galaxias pueden colisionar sin que sus estrellas reales lo hagan.

Las estrellas están muy alejadas y su atracción gravitacional a esas distancias extremas se desvanece muy poco. Además, las otras estrellas tiran en direcciones opuestas y todas las estrellas me parecen moverse y tienden a orbitar en lugar de chocar.

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