天體力學與重力
動力學摩擦
一艘穿水而行的重船會拖著一道尾跡,尾跡反過來拖拽它。一個穿過恆星之海的大質量天體,做著詭異相似的事——只不過用重力代替了水。它一路犁過,把一群恆星拉到身後聚成尾隨的擁擠,而這道過密尾跡的重力又向後拽它,輕柔卻持續地使它減速。這種重力拖曳就叫動力學摩擦。
這裡並沒有真正的摩擦或接觸——只有重天體把恆星偏折向自身、那道恆星尾跡累積的重力拉扯。由於尾跡形成於運動質量之後,它的淨拉力沿運動方向指向後方,抽走重天體的軌道能量。入侵者質量越大、周圍越稠密,效應越強,而失去的能量轉化為背景恆星的隨機運動,把它們加熱。這一效應由錢德拉塞卡於 1943 年首次算出,是一種全由重力構成的摩擦。
動力學摩擦悄然支配著星系與星團的長期命運。它使大質量星團和衛星星系在數十億年間向星系中心盤旋而入,也是兩個超大質量黑洞在其宿主星系並合後被拽得足夠近、最終盤旋合併的關鍵過程。它還解釋了為什麼星團中較重的恆星傾向於沉向中心,而較輕的則漂向外緣——重力按質量給一群天體分揀。
當一個小星系落入更大的星系,動力學摩擦無情地把它拽向中心,在那裡它被撕碎並吸收——這是大星系靠吞噬小星系而長大的緩慢引擎之一。
重力拖曳正是並合中的星系把各自核心拉到一起的方式。
儘管叫摩擦,這裡並無接觸或摩擦生熱;它純粹是重力尾跡的反作用。失去的軌道能量並未消失,而是轉移進周圍恆星的隨機運動中。
又稱
另見