Pengukuran Dispersi Kecepatan Galaksi
Bukti langsung pertama dari materi gelap berasal Frids Ricky. Dia melakukan beberapa pengamatan yang mengungkapkan materi gelap untuk pertama kalinya. Pengamatannya mempertimbangkan gerakan keseluruhan dalam gugus galaksi.
Objek yang diperluas adalah gugus galaksi dan dianggap sebagai struktur terikat. Galaksi-galaksi ini bergerak sehubungan dengan pusat gugus tetapi tidak terbang. Kami melihat gerakan keseluruhan galaksi.
Asumsi: Kecepatan Mewakili Potensi yang Mendasari
Setiap galaksi akan memiliki gerak sendiri dalam gugus dan Hubble Flow Component. Galaksi yang lebih kecil lebih kecil, sebagian besar cahaya berasal dari M31 dan MW, ada beberapa galaksi katai. Untuk analisis kasar kami, kami hanya dapat menggunakan M31 dan MW dan mengevaluasi massa dinamis grup lokal.
Ada kecepatan relatif antara kita dan M31. Itu kasar, tapi itu benar. Ceritanya dimulai sejak lama ketika M31 dan MW dekat satu sama lain, karena mereka adalah anggota cluster, mereka saling menjauh. Setelah beberapa waktu mereka mencapai pemisahan maksimum, lalu semakin dekat satu sama lain.
Misalkan pemisahan maksimum yang dapat dicapai adalah $ r_ {max} $. Sekarang mereka memiliki pemisahan yang disebutr. MembiarkanMmenjadi massa gabungan MW dan M31. Kami tidak tahu kapan $ r_ {max} $ tercapai.
$$ \ frac {GM} {r_ {max}} = \: Potensi \: at \: r_ {max} $$
Ketika galaksi-galaksi ini mendekat satu sama lain pada suatu saat r, maka energi sistem akan menjadi -
$$ \ frac {1} {2} \ sigma ^ 2 = \ frac {GM} {r} = \ frac {GM} {r_ {max}} $$
σ adalah kecepatan relatif kedua galaksi. M adalah massa tereduksi saja, tetapi massa uji adalah 1. σ adalah kecepatan benda apa pun pada jarak rdari tengah cluster. Kami percaya bahwa cluster ini berada dalam persamaan dinamis karena teori virial berlaku. Jadi, galaksi tidak bisa datang dengan kecepatan berbeda.
Berapa lama waktu yang dibutuhkan galaksi-galaksi ini untuk mencapai jarak maksimum?
Untuk memahami ini, mari kita perhatikan persamaan berikut.
$$ \ frac {1} {2} \ kiri (\ frac {dr} {dt} \ kanan) ^ 2 = \ frac {GM} {r} - \ frac {GM} {r_ {max}} $$
$$ t_ {max} = \ int_ {0} ^ {r_ {max}} dt = \ int_ {0} ^ {r_ {max}} \ frac {dr} {\ sqrt {2GM}} \ kiri (\ frac {1} {r} - \ frac {1} {r_ {max}} \ kanan) ^ 2 $$
$$ t_ {max} = \ frac {\ pi r_ {max} ^ {\ frac {3} {2}}} {2 \ sqrt {2GM}} $$
Dimana, M = massa dinamis kelompok lokal. Total waktu dari awal sampai akhir tabrakan adalah $ 2t_ {max} $. Karena itu,
$$ 2t_ {max} = t_0 + \ frac {D} {\ sigma} $$
Dan $ t_0 $ adalah zaman alam semesta saat ini.
Jika sebenarnya $ t_ {max} <RHS $, maka kami memiliki batas yang lebih rendah untuk waktu tersebut. $ D / \ sigma $ adalah waktu ketika mereka akan bertabrakan lagi. Di sini, kami mengasumsikan σ konstan.
$$ t_ {max} = \ frac {t_0} {2} + \ frac {D} {2 \ sigma} $$
$$ r_ {max} = t_ {max} \ times \ sigma = 770K_ {pc} $$
Di sini, σ = kecepatan relatif antara MW dan M31.
$$ M_ {dinamis} = 3 \ kali 10 ^ {12} M_0 $$
$$ M_ {MW} ^ {lum} = 3 \ kali 10 ^ {10} M_0 $$
$$ M_ {M31} ^ {lum} = 3 \ kali 10 ^ {10} M_0 $$
Tapi secara praktis, massa dinamis ditemukan dengan mempertimbangkan setiap galaksi di dalam gugusnya. Massa yang hilang adalah materi gelap danFrids Rickyperhatikan bahwa galaksi dalam gugus koma bergerak terlalu cepat. Dia meramalkan keberadaan bintang neutron setahun setelah bintang neutron ditemukan dan menggunakan teleskop Palomar untuk menemukan supernova.
Poin untuk Diingat
Bukti langsung pertama dari materi gelap berasal Frids Ricky.
Objek yang diperluas adalah gugus galaksi dan dianggap bound structures.
Dynamic mass ditemukan dengan mempertimbangkan setiap galaksi di dalam cluster.