Quale meccanismo provoca oscillazioni dell'orbita del sistema solare attorno al piano galattico?

In un recente articolo ( comunicato stampa qui ) Lisa Randall e Matthew Reece propongono che un disco di materia oscura che coincide con il piano galattico con le oscillazioni del sistema solare attraverso il piano galattico potrebbe spiegare la periodicità di 35 milioni di anni nelle estinzioni di massa. Propongono che il sistema solare passi attraverso questo disco di materia oscura nel piano galattico ogni 35 milioni di anni, distruggendo i corpi nella nuvola di Oort e causando la collisione di alcuni di essi con la Terra. Un'immagine dei cicli proposti dal comunicato stampa è di seguito.

La mia domanda è: quale meccanismo è responsabile di questa oscillazione di 35 milioni di anni attorno al piano galattico? C'è un corpo compagno al sole? Stiamo orbitando attorno a una delle braccia della nostra galassia? È un fenomeno ben noto o stanno proponendo l'oscillazione di 35 milioni di anni e il disco di materia oscura?

La causa delle oscillazioni perpendicolari al piano galattico è la gravità della distribuzione di massa non sferica (necessaria per un'ellisse di Keplero piano ) nella Via Lattea. Semplificato, c'è un denso piano galattico. La densità non è esattamente nota; quindi c'è qualche incertezza (qualche milione di anni) sul preciso periodo di oscillazione. Dettagli vedi questo articolo , sottosezione 3.3.

L'idea di una correlazione di estinzioni di massa con questa oscillazione non è nuova, ha origine probabilmente a circa 1970 o prima.

"Il sistema solare esterno probabilmente non contiene un grande pianeta gigante gassoso o una piccola stella compagna", vedi questo comunicato stampa .

Probabilmente non stiamo orbitando attorno a un braccio a spirale.

Il disco della materia oscura è un'ipotesi, un'idea da indagare. Di solito solo una piccola parte di questo tipo di ipotesi può essere confermata definitivamente in seguito, la maggior parte di essi può essere esclusa dopo qualche tempo, alcuni rimangono irrisolti, altri possono essere perfezionati per abbinare le osservazioni.

Di recente ho pubblicato una risposta su Physics SE, ma ho appena ricevuto una domanda da un'altra risposta di Astronomy SE , quindi la aggiungo qui per completezza.

Puoi approssimare il piano della galassia come un disco costituito da stelle e gas, con una densità , che diminuisce con la distanza assolutadall'aereo.| z $\rho(|z|)$$|z|$

Se poi supponi che il Sole sia abbastanza vicino a e che la variazione radiale in fosse abbastanza trascurabile da trattare il disco come un piano infinito (questo non è male, l'ampiezza del movimento del Sole è solo del 10% circa di la lunghezza della scala radiale della densità del disco), quindi potresti costruire un piccolo cilindro attraverso il piano, con una faccia a , dove , e usare la legge di Gauss per gravità per stimare l'accelerazione gravitazionale all'altezza . ρ z = 0 g = 0 z g ( z ) ≃ - 4 π G ∫ z 0 ρ ( z ) d $z=0$$\rho$$z=0$$g=0$$z$

Questo sta effettivamente scomporre l'orbita del Sole in un'orbita radiale / tangenziale più un movimento verticale, che io tratto qui.

Ora avvicina a una funzione di decomposizione esponenziale con un'altezza di scala di forse 200-300 pc. Se siamo più vicini a di quello, allora la densità è all'incirca una costante . Mettendolo nell'equazione sopra, vediamo che Ma questo è solo un semplice movimento armonico con una frequenza angolare .z = 0 ρ 0 g ( z ) = - 4 π G ρ 0 z . $\rho(z)$$z=0$$\rho_0$

La densità del disco vicino al Sole è stata stimata in 0,076 massa solare per parsec cubico ( Creze et al. 1998 ). Usando questo valore, otteniamo un periodo di oscillazione previsto approssimativo su e giù attraverso il piano del disco di 95 milioni di anni. Questo è abbastanza vicino al valore accettato di 70 milioni di anni considerando le approssimazioni che sono state fatte.

Nel contesto della domanda che poni, dovrei aggiungere che la densità di massa che cito sopra è in realtà derivata dalle posizioni e dai movimenti delle stelle nel vicinato solare. Come discute il documento a cui ho fatto riferimento, il valore che ottengono è vicino a quello ottenuto contando le stelle e aggiungendo i contributi di gas e polvere. In realtà ci sono poche prove per la materia oscura nel disco da queste misurazioni.

Questo risultato è del tutto coerente con l'idea di una distribuzione della materia oscura che è 10 volte la massa visibile ma approssimativamente sfericamente simmetrica e che rappresenta la curva di rotazione della Via Lattea. Non c'è molta di questa materia oscura nel disco.

Infine, l'immagine non è del tutto corretta. Il Sole completa solo circa 3 oscillazioni verticali per ogni orbita attorno al centro galattico.

Gravità. In particolare, la gravità della massa di stelle nel disco.

Mentre ci muoviamo verso l'alto sopra il disco, stiamo rallentando. L'ampiezza dello spostamento verticale è di circa 70Pc, o circa 110LY in alto, 110LY in basso e indietro di circa 66 milioni di anni.

Inoltre, passiamo dal perigalatticio (8.130 PC, 26.100 SOLO) all'apogalatticio (circa 9.040 PC 29.500 SOLO) e ritorno, per un periodo di circa 170 milioni di anni.

Ciò accade a causa della variazione della quantità di massa contenuta nel raggio orbitale variabile. L'attuale posizione verticale è 17LY sopra il piano mediano e l'ultima traversata circa 3 milioni di anni fa.

Siamo a circa 26.540 SOLO dal centro e raggiungeremo il perigalatticio in circa 15 milioni di anni.

La velocità attuale per Sol è 255,2 ± 5,1 km / s. Rispetto allo standard locale di riposo (velocità media delle stelle nel vicinato) la nostra velocità ha 3 vettori. Verso l'interno 7,01 ± 0,20 km / s, verso l'alto 4,95 ± 0,09 km / s, e verso il basso (in senso orario attorno al centro) 10,13 ± 0,12 km / s.

Nota: i miei dati provengono da varie fonti e potrebbero non essere completamente accurati.

Inoltre, la direzione generale della velocità di Sol non è verso Vega. Data la posizione di Sgr A * RA Ascensione retta 17h 45m 40.0409s e Declinazione −29 ° 0 ′ 28.118 ″, il movimento è di 90 ° attorno al disco o 6 ore oltre la posizione di Sgr A *, circa 23h 45m RA, nel piano della galassia, circa 55 ° di declinazione. Circa 25 m RA ad est e 4 ° a sud di Caph (β Cassiopea).

Questa oscillazione è molto trascurabile. L'ampiezza dell'oscillazione sul posto galattico è di 105 anni luce al massimo. Mentre il sole fa quasi 3 di queste oscillazioni in una rotazione galattica in un periodo di 240 milioni di LY. Ciò significa che viaggiando 40 MLY sul piano galattico, il sole raggiunge l'ampiezza massima. Quindi, se si calcola l'angolo che il percorso sinusoidale crea con il piano galattico, si arriva all'abbronzatura inversa (105LY / 40MLY) = 0,016 gradi. Non è niente !!

Ok, ha molto senso che la gravità del disco della Via Lattea stia tirando su e giù le stelle mentre si muovono attorno alla loro orbita circum-galattica. Ma questo non spiegherebbe perché le recenti osservazioni 3D delle stelle più vicine usando lo spettrografo FLAMES-GIRAFFE sul Very Large Telescope dell'ESO e lo spettrografo IMACS all'Osservatorio di Las Campanas hanno mostrato una struttura d'onda definita nei movimenti delle stelle in orbita attorno alla Galattica aereo. In altre parole, la maggior parte delle stelle del disco si susseguono in una catena o in un treno, come se si muovessero su e giù su una CORRENTE. Il che significa che sicuramente oscillano su una corrente. E questo è stato previsto nel 1978!

Il nostro Sole produce un campo magnetico che si estende lungo il piano equatoriale nell'eliosfera. Questo campo si estende in tutto il Sistema Solare dove viene chiamato "Campo magnetico interplanetario". Nel 1965 John M., Wilcox e Norman F. Ness pubblicarono la loro scoperta del "Foglio corrente eliosferico" che mostrava che il campo magnetico rotante del Sole produce costantemente onde nel plasma del mezzo interplanetario.

Queste onde formano una "Spirale di Parker" e sono descritte in termini di corrente elettromagnetica, ma sono anche onde meccaniche che fanno oscillare i pianeti stessi su e giù mentre orbitano attorno al Sole. Nel 1978 Hannes Alfven e Per Carlqvist suggerirono che esiste un simile "Foglio di corrente galattica" che trasporta una corrente elettrica di 10 ^ 17 a 10 ^ 19 ampere attraverso il piano di simmetria della Galassia.

Ok? Ciò risolve praticamente il mistero dell'oscillazione delle stelle della Via Lattea. Ma il problema qui è che (ehm, tosse) IL NOSTRO SISTEMA SOLARE NON È PARTE DEL MODO LATTE. Nel 1994 è stato scoperto che in realtà facciamo parte della Galassia ellittica nana del Sagittario, o Sag-DEG in breve, che si trova in un POLAR ORBIT di 500 milioni di anni attorno alla Via Lattea.

Ti sei mai chiesto perché dicono che il nostro Apice solare è vicino a Vega, ma Vega stessa si sta muovendo verso di noi quasi due volte più velocemente di quanto stiamo andando verso di esso ??? Bene, alla fine degli anni '80 è stato scoperto che quasi tutte le stelle in orbita attorno alla Via Lattea sembrano "piovere" sulla nostra posizione. Il che potrebbe significare solo che il nostro Sistema Solare si sta muovendo verso l'alto, fuori dalla Via Lattea. Mi dispiace informarvi ragazzi, ma anche se le stelle della Via Lattea oscillano su e giù durante la loro orbita di 250 milioni di anni, non facciamo parte di quella danza. Il nostro percorso ci porterà in alto sopra la Galassia, con una vista spettacolare su apogalacticon, e poi di nuovo giù.