Четвёртая космическая скорость

Четвёртая косми́ческая ско́рость — минимально необходимая космическая скорость тела, позволяющая преодолеть притяжение галактики в данной точке.

Галактика Млечный Путь

Четвёртая космическая скорость не постоянна для всех точек галактики, а зависит от координаты. По оценкам, в районе нашего Солнца четвёртая космическая скорость составляет около 550 км/с. Значение сильно зависит не только (и не столько) от расстояния до центра Галактики, но и от распределения масс вещества по Галактике, о которых пока нет точных данных, ввиду того, что видимая материя составляет лишь малую часть общей, гравитирующей массы, а все остальное — скрытая масса. Вне диска Галактики распределение масс приблизительно сферически симметрично, как следует из измерений скоростей шаровых скоплений и других объектов сферической подсистемы.

Вычисление

Четвёртая космическая скорость численно равна квадратному корню из взятого с обратным знаком гравитационного потенциала φ в данной точке галактики, если выбрать гравитационный потенциал равным нулю на бесконечности:

${\displaystyle v_{4}={\sqrt {-\varphi }}.}$

Гравитационный потенциал, создаваемый произвольным распределением массы, таким как галактика, удовлетворяет уравнению Пуассона:

${\displaystyle \Delta \varphi ({\vec {r}})=4\pi G\rho ({\vec {r}}),}$

где ${\displaystyle \Delta }$ — оператор Лапласа, ${\displaystyle G}$ — гравитационная постоянная, ${\displaystyle r}$ — расстояние от центра галактики, ${\displaystyle \rho }$ — плотность (точных данных о распределении плотности по галактике пока нет).

Примеры

• Орбитальная скорость движения Солнца вокруг центра Галактики составляет примерно 217 км/с, и если бы оно двигалось примерно втрое быстрее, то со временем покинуло бы Млечный Путь.
• Звёзды, находящиеся вблизи сверхмассивной чёрной дыры в центре нашей Галактики (объект Стрелец A*), иногда могут приобретать значительный импульс, достаточный для преодоления притяжения Галактики или даже быстрее, вплоть до скоростей 4000 км/с в некоторых случаях^[1].
• Пульсар B1508+55, удалённый от Земли на 7700 световых лет, движется со скоростью 1100 километров в секунду, что в два раза больше четвёртой космической скорости в районе Солнца (550 км/c)^[2].

См. также

• Космическая скорость
• Первая космическая скорость
• Вторая космическая скорость
• Третья космическая скорость