Знаймо

Додати знання

приховати рекламу

Цей текст може містити помилки.

Крива обертання галактики



План:


Введення

Крива обертання типовою спіральної галактики: передвіщена (A) і спостерігається (B) (Мал. 1).


Ротаційна крива галактики може бути представлена графіком, на якому відображена залежність орбітальної швидкості зірок і газу в галактиці (вісь y) від відстані до центру галактики (вісь x). Зірки обертаються навколо центру галактики з постійною швидкістю у великому діапазоні відстаней від центру галактики. Таким чином, зірки обертаються набагато швидше, ніж очікувалося, якби вони знаходилися у вільному потенціалі Ньютона. Проблема обертання галактик - це невідповідність між спостережуваними швидкостями обертання матерії в дискових частинах спіральних галактик і прогнозами кеплерівської динаміки, враховують тільки видиму масу. На даний момент вважається, що це невідповідність видає присутність " темної матерії ", яка пронизує галактику і тягнеться до галактичного гало.


1. Історія й опис проблеми

У 1959 році Луїс Волдерс (Louise Volders) показав, що спіральна галактика М33 (Галактика Трикутника) не обертається так, як очікувалося відповідно до кеплерівської динамікою, [1] в 70-х роках [2] отриманий результат був поширений на багато інших спіральні галактики. Відповідно до цієї моделі, речовина (таке як зірки або газ) в дискової частини спіралі має обертатися навколо центру галактики аналогічно тому, як планети в Сонячній системі обертаються навколо Сонця, тобто відповідно до механікою Ньютона. Грунтуючись на цьому, можна було очікувати, що середня орбітальна швидкість об'єкта на певній відстані від найбільшого розподілу маси буде зменшуватися обернено пропорційно квадратному кореню від радіуса орбіти (Штрихована лінія на Рис. 1). За часів відкриття невідповідності вважалося, що велика частина маси галактики повинна знаходитися в галактичному балджа, близько центру галактики.

Однак, спостереження ротаційного кривої спіралей не підтвердили цього. Навпаки, крива не зменшується обернено пропорційно квадратному кореню, а є "плоскої" - зовні від центрального балджа швидкість є практично постійною функцією від радіуса (суцільна лінія на Рис. 1). Пояснення, яке вимагає найменшого зміни у фізичних законах всесвіту - в тому, що існує значна кількість матерії на великій відстані від центру галактики, яка не випромінює світло в такому ж відношенні "маса-к-світла", як центральний балджа. Астрономи припускають, що ця додаткова маса з'являється завдяки "темної матерії" усередині галактичного гало. Існування гало вперше було постульовано Фріцем Цвіккі (Fritz Zwicky) сорока роками раніше в його працях про маси скупчень галактик. На даний момент, існує велика кількість спостережуваних свідоцтв існування "холодної темної матерії" і її присутність є значною особливістю сучасної Лямбда-CDM моделі, яка описує космологію Всесвіту.


2. Подальші дослідження

Будучи важливим елементом переконання людей в існуванні "темної матерії", новітній працю про кривих обертання галактик також кидає їй один з найбільших викликів. Подальше дослідження кривих обертання галактик з низькою поверхневою яскравістю (LSB галактик) в 1990 роках [3] та їх позиції в співвідношенні Таллі-Фішера [4] показало, що вони не ведуть себе так, як очікувалося. У цих галактиках темна матерія повинна була б переважати в дивовижній манері. Однак, такі карликові галактики з переважанням темної матерії можуть бути ключем до вирішення "проблеми карликових галактик" і "проблеми формування структури".

Ще більший виклик теорії темної матерії, або, принаймні, її найпопулярнішою формою - холодної темної матерії (CDM) кидає аналіз центрів галактик з низькою поверхневою яскравістю. Множинні моделювання, засновані на "холодної темної матерії" дали передбачення форми кривих обертання в центрах систем з переважанням темної матерії, таких як ці галактики. Спостереження фактичних кривих обертання не показали передвіщеної форми. [5] Ця так звана "проблема порогового гало" (cuspy halo problem) темної холодної матерії вважається теоретичними космологами "слухняною проблемою".

Ці теорії темної матерії продовжують підтримуватися, як пояснення кривих обертання галактики, бо свідчення існування темної матерії отримані не тільки з цих кривих обертання. Вони також були унікально успішні в моделюванні формування великомасштабної структури в розподілі галактик і в поясненні динаміки груп і скупчень галактик (як спочатку запропоновано Цвіккі). Темна матерія також правильно передбачає результати спостереження " гравітаційної фокусування "(гравілінзірованія).


3. Альтернативи темної матерії

Є невелика кількість спроб знайти альтернативні темної матерії пояснення кривим обертання галактик. Одна з найбільш обговорюваних альтернатив - теорія MoND ( модифікована ньютонівська динаміка). Спочатку запропонована ще в 1983 році як феменологіческое пояснення, але яка як тепер видно мала і передбачувану силу для кривих обертання галактик з низькою поверхневою яскравістю. Ця теорія стверджує, що фізика гравітації змінюється при великих масштабах, але до недавнього часу вона не була релятивістської теорією. Однак, з розвитком тензорної-скалярно-векторної гравітації (TeVeS) теорії це змінилося. Більш успішна альтернатива - це модифікована гравітація Моффата (MOG), така як, наприклад, скалярно-тензорної-векторна гравітація (STVG). Джоел Бронштейн і Джон Моффат доклали MOG до проблеми ротаційних кривих галактик і показали її придатність для вибірки з більш ніж 100 LSB, HSB і карликових галактик. Кожна з представлених кривих обертання галактик підходила без необхідності в приховану масу, використовуючи лише доступні фотометричні дані (зоряне речовина і видимий газ).


4. Дивіться також

Примітки

  1. L. Volders. "Neutral hydrogen in M 33 and M 101". Bulletin of the Astronomical Institutes of the Netherlands 14: 323-334.
  2. A. Bosma, "The distribution and kinematics of neutral hydrogen in spiral galaxies of various morphological types", PhD Thesis, Rijksuniversiteit Groningen, 1978, Available Online AT The Nasa Extragalactic Database - nedwww.ipac.caltech.edu/level5/March05/Bosma/frames . html
  3. WJG de Blok, S. McGaugh (1997). "The dark and visible matter content of low surface brightness disc galaxies". Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 290: 533-552. Available Online AT The Smithsonian / NASA Astrophysics Data System - adsabs.harvard.edu / cgi-bin / nph-bib_query? bibcode = 1997MNRAS.290 .. 533D
  4. MA Zwaan, JM van der Hulst, WJG de Blok, S. McGaugh (1995). "The Tully-Fisher relation for low surface brightness galaxies: implications for galaxy evolution". Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 273: L35-L38. Available Online AT The Smithsonian / NASA Astrophysics Data System - adsabs.harvard.edu / cgi-bin / nph-bib_query? bibcode = 1995MNRAS.273L .. 35Z
  5. WJG de Blok, A. Bosma (2002). "High-resolution rotation curves of low surface brightness galaxies". Astronomy & Astrophysics 385: 816-846. Available Online AT The Smithsonian / NASA Astrophysics Data System - adsabs.harvard.edu / cgi-bin / nph-bib_query? bibcode = 2002A & A. .. 385 .. 816D

Цей текст може містити помилки.

Схожі роботи | скачати

Схожі роботи:
Взаємодіючі галактики
Рентгенівський хребет Галактики
Обертання
Більман (обертання)
Заклон (обертання)
Обертання зірки
Диференціальне обертання
Тіла обертання
Поверхня обертання
© Усі права захищені
написати до нас
Рейтинг@Mail.ru