Чому міжзоряне середовище так гаряче?

На цьому посиланні йдеться про наступне: "великі збори галактик, пронизані ще більшою кількістю дифузного газу. З температурою 10 мільйонів і більше градусів".

Як ці дифузні (іонізовані) гази здатні стати настільки гарячими, коли вони знаходяться на великих відстанях один від одного і мають дуже малу щільність?

Те, що на цій сторінці ESA (Європейського космічного агентства) під заголовком « Газання гарячого газу» в галактичному котлі, до якого ви посилаєтесь, називається WHIM (Тепле - гаряче міжгалактичне середовище). Вони є не міжзоряним середовищем, а міжгалактичним середнім газом. Різниця у щільності величезна, середня міжзоряна щільність в середньому становить (один протон на кубічний сантиметр), але щільність цих WHIM навіть на кілька порядків нижче при ρ ∼ 10 - 6 - 10 - 5 p p c m , або приблизно від 1 до 10 протонів на кубічний метр ($\rho ∼ 1\ ppcm$$\rho ∼ 10^{−6}−10^{−5}\ ppcm$Рентгенівська обсерваторія Чандра НАСА цитує середню щільність 6 протонів на кубічний метр).

Що WHIM цікаво, це те, що вони абсолютно величезні. Ми говоримо про відстані, що простягаються через скупчення галактик (настільки розтягнувшись декілька мільйонів світлових років), це означає, що навіть настільки ж малолітні, як вони, складають значну частину баріонічної речовини Всесвіту:

Прогнозується, що така речовина становитиме значну частку ( ) усіх баріонів у локальному ( z < 1 ) Всесвіті, і тому вона вважається найкращим кандидатом для прийому баріонів, бачених під високим червоним зміщенням та відсутніх з низьких перепис червоних змін.$∼ 50\%$$z < 1$ [redshift in the infrared spectrum]

Тож тепер про їхні теплові викиди, і чому їх виявляють в першу чергу в діапазоні рентгенівських променів (у статті ESA зазначається, що там була зроблена фотографія, зроблена рентгенівською обсерваторією XMM-Newton ESA):

Електрони та баріони в WHIM під час падіння в поглибленому [Large–Scale Structures]потенціалом LSS потенціалу нагріваються шоком і осідають у ниткоподібних / листоподібних структурах, що оточують LSS.

Я додав декілька роз’яснень у цитатах, укладених у квадратні дужки, але що це означає, що частини цих WHIM взаємодіють із AGN (активним галактичним ядром), коли галактики проходять повз, а рентгенівські викиди AGN збуджують баріонівську речовину до температура .$T ∼ 10^5−10^7 K$

Джерела цитування:

• Бюджет Космічного Баріона , Фукугіта та ін. 1998 рік
• Інвентаризація космічної енергії , Fukugita & Peebles 2004

Додаткове читання:

• Рентгенівське виявлення вказує на місце зниклої речовини , НАСА
• Останнє «пропало» нормальне значення знайдено , небо та телескоп
• Вивчення вмісту WHIM галактичних великомасштабних структур по лінії зору до Н 2356-309 (PDF), Л. Заппакоста та ін., Центр астрофізики Гарвард-Смітсоніан

Просто додати відповідь TidalWave - те, що простіше просто уявити, тривіальне "чому".

Температура на термодинамічному рівні - це швидкість на атомному рівні. Скажімо, що середовище має високу температуру, це рівнозначно тому, що кажуть, що частинки цього середовища рухаються жахливо швидко.

Ну, вони повинні швидко рухатися. Вони повинні рухатись швидше, ніж швидкість втечі галактик, інакше ті, що викидаються з галактик, не врятуються від них, і первісний елемент замість цього захопить галактики. Будучи такими рідкісними, вони також стикаються вкрай рідко - тому все, що сповільнюється внаслідок зіткнень (витрачаючи енергію, наприклад, як фотони), просто майже ніколи не відбувається. Коротше кажучи, ви отримуєте частинки, які були досить швидкими (гарячими), щоб взагалі потрапити (і залишитися) там і не мали можливості охолонути.

Вони гарячі в сенсі швидкості частинок, але якщо ви були там, ви замерзнете, оскільки там така низька щільність, що будь-яка з цих частинок, швидше за все, вплине на вас (і передасть вам свою енергію, що саме ви хотіли б помічайте як тепло), поки ви будете холодні через радіацію.