Dlaczego ośrodek międzygwiezdny jest tak gorący?

Na tym łączu stwierdza: „duże zespoły galaktyk, które są przenikane przez jeszcze większe ilości rozproszonego gazu. O temperaturze 10 milionów stopni lub większej”.

Jak te rozproszone (zjonizowane) gazy mogą stać się tak gorące, gdy znajdują się w dużych odległościach od siebie i mają bardzo małą gęstość?

To, co ta strona ESA (Europejskiej Agencji Kosmicznej), zatytułowane Przepływ gorącego gazu w galaktycznym kociołku , do którego prowadzisz link, nazywa się WHIM (Warm – Hot Intergalactic Medium). Nie są one ośrodkiem międzygwiezdnym, ale ośrodkiem międzygalaktycznym. Różnica w gęstości jest ogromna, przy średniej gęstości międzygwiezdnej średnio o (jeden proton na centymetr sześcienny), ale gęstość tych WHIM jest nawet kilka rzędów wielkości niższa w , czyli około 1 do 10 protonów na metr sześcienny ( obserwatorium rentgenowskie Chandra NASA podaje średnią gęstość 6 protonów na metr sześcienny).$\rho ∼ 1\ ppcm$$\rho ∼ 10^{−6}−10^{−5}\ ppcm$

Interesujące w WHIM jest to, że są absolutnie ogromne. Mówimy o odległościach, które rozciągają się w gromadach galaktyk (rozciągających się w ten sposób na wiele milionów lat świetlnych), co oznacza, że ​​nawet jeśli są one tak delikatne, stanowią znaczną część materii barionowej Wszechświata:

$∼ 50\%$$z < 1$ [redshift in the infrared spectrum]

Więc teraz o ich emisji ciepła i dlaczego są one wykrywane w zakresie promieni rentgenowskich w pierwszej kolejności (artykuł ESA wspomina o fotografii tam wykonanej przez obserwatorium rentgenowskie XMM-Newton ESA):

Elektrony i baryony w WHIM są podgrzewane przez uderzenie podczas ich infallacji w [Large–Scale Structures]studni LSS ciemnej materii i osadzają się w strukturach włókienkowych / arkuszowych otaczających LSS.

$T ∼ 10^5−10^7 K$

Źródła cytatów:

• The Cosmic Baryon Budget , Fukugita i in. 1998
• The Cosmic Energy Inventory , Fukugita & Peebles 2004

Dodatkowe czytanie:

• Odkrycie rentgenowskie wskazuje na lokalizację brakującej materii , NASA
• Znaleziono ostatnią „brakującą” normalną materię , Sky & Telescope
• Badanie zawartości WHIM w strukturach wielkoskalowych galaktyki wzdłuż linii wzroku do H 2356-309 (PDF), L. Zappacosta i in., Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics

Wystarczy dodać do odpowiedzi TidalWave - coś, co łatwiej jest sobie wyobrazić, banalne „dlaczego”.

To, co nazywamy temperaturą na poziomie termodynamicznym, to prędkość na poziomie atomowym. Stwierdzenie, że medium ma wysoką temperaturę, jest równoważne z twierdzeniem, że cząstki tego medium poruszają się strasznie szybko.

Cóż, muszą się poruszać szybko. Muszą poruszać się szybciej niż prędkość ucieczki galaktyk, inaczej te wyrzucone z galaktyk nie uciekną przed nimi, a pierwotne zostaną schwytane przez galaktyki. Są tak rzadkie, że zderzają się również niezwykle rzadko - więc jakiekolwiek spowolnienia wynikające z kolizji (zużywanie energii np. Fotonów) prawie nigdy się nie zdarzają. Krótko mówiąc, otrzymujesz cząsteczki, które były wystarczająco szybkie (gorące), aby w ogóle tam dotrzeć (i pozostać) i nie miały okazji się ochłodzić.

Są gorące w sensie prędkości cząstek, ale jeśli tam byłeś, zostaniesz zamrożony, ponieważ istnieje tak niska gęstość, że każda z tych cząstek prawdopodobnie na ciebie wpłynie (i przekaże ci swoją energię, co byś zrobił zauważ jako ciepło), podczas gdy będzie ci zimno z powodu promieniowania.