Czy galaktyka może się obracać z dowolną prędkością?

Galaktyki, w tym Droga Mleczna, obracają się wokół własnej osi, którą jest prosta przechodząca przez środek galaktyki i prostopadła do jej powierzchni. Czy okres obrotu jest dowolny?

Galaktyki mają niewyobrażalne rozmiary. Średnica Drogi Mlecznej wynosi ponad 100 000 lat świetlnych (tyle czasu potrzebuje światło, aby przebyć drogę z jednego do drugiego krańca naszej Galaktyki) i grubość około 100 lat świetlnych.

Gdyby galaktyka była ciałem sztywnym, obiekty położone dalej od środka musiałyby pokonać większą drogę w czasie jednego obrotu (bo zakreślają w przestrzeni coraz to większe okręgi), a jak wiemy nic w przyrodzie nie może poruszać się z prędkością większa od prędkości światła.

Ten warunek wytycza zatem maksymalny okres obrotu galaktyki. Jak go wyliczyć? Załóżmy, że galaktyka jest ciałem sztywnym (co później omówimy) i wyliczmy hipotetyczny maksymalny okres obrotu "sztywnej" galaktyki.

Prędkość punktu poruszającego się po okręgu o promieniu r w czasie jednego obrotu T dana jest wzorem:

$v=\frac{2\pi r}{T}=2\pi rf$

Przyjmujemy za graniczną prędkość v=c (czyli prędkość światła) i po przekształceniu powyższego wzoru otrzymamy:

T=2πr/c

Prędkość światła to 2,9979·10⁸ m/s, a 2r to średnica naszej Galaktyki, czyli około 100 000 lat świetlnych = 9,4605 x 10²⁰ (skorzystaj z kalkulatora jednostek).

Otrzymujemy więc:

T ≈ 10¹³ s ≈ 31 700 lat

To jednak tylko czysto teoretyczne rozważania. W rzeczywistości Galaktyka nie jest ciałem sztywnym i powyższe przybliżenie jest bardzo słabe. Gwiazdy w galaktykach poruszają się z różnymi prędkościami.

Prędkość orbitalna dla przykładu Układu Słonecznego wynosi około 268 km/s, czyli 2,68·10⁵ (ponad 1100 razy wolniej od prędkości światła). Prędkość orbitalna gwiazd w dysku poza centrum zależy słabo od ich odległości od jądra Galaktyki i zwykle wynosi ponad 200 km/s. Okresy obiegu różnią się więc znacznie dla gwiazd znajdujących się w różnych odległościach od centrum Galaktyki. Galaktyka nie rotuje jak bryła sztywna, a jej widoczna struktura jest efektem dynamicznym.

Ostatnio opublikowane w Pytajniku

Kakaowiec i pokarm bogów

Czekolada jest jednym z najbardziej cennych wyrobów cukierniczych. Gdyby nie nasiona kakaowca, nie moglibyśmy zaznawać przyjemności smakowania czekolady.

Dlaczego gwiazdy zataczają okręgi wokół Gwiazdy Polarnej?

Dlaczego na zdjęciach nieba nocnego z długim czasem naświetlania gwiazdy wydają się krążyć wokół Gwiazdy Polarnej?

Czy można spowolnić fotony?

Fotony są składnikiem światła. Wiemy że poruszają się ze stałą prędkością światła, która jest uniwersalną stałą fizyczną. Czy istnieje możliwość spowolnienia fotonów?

Zobacz więcej

Przeglądaj wszystkie artykuły dotyczące ciekawostek ze świata nauki.

Zobacz też

Ruch jednostajny po okręgu

Opis ruchu jednostajnego po okręgu, szybkości kątowej i przyspieszenia dośrodkowego. Ruch jednostajny po okręgu to szczególny przypadek ruchu krzywoliniowego. Tor tego ruchu to okrąg, wartość prędkości w czasie nie zmienia się, w każdym punkcie toru ruchu wektor prędkości jest styczny.

Astronomia

Astronomia – to dziedzina nauki, zajmująca się badaniem ciał niebieskich takich jak gwiazdy, planety, mgławice, galaktyki, komety, asteroidy itp. oraz zjawisk, które zachodzą w kosmosie.

Mechanika

Mechanika to dział fizyki, który bada ruch ciał fizycznych. Ruch oznacza zmianę stanu ciała w ujęciu zmiany położenia, orientacji w przestrzeni, energii i innych wielkości fizycznych.

Galaktyka

Galaktyka jest to układ złożony z gwiazd, materii międzygwiezdnej, ciemnej materii i energii.