은하의 속도 분산 측정

암흑 물질에 대한 첫 번째 직접적인 증거는 Frids Ricky. 그는 처음으로 암흑 물질을 드러내는 관찰을했습니다. 그의 관찰은 은하단 내의 전체적인 움직임을 고려했습니다.

확장 된 천체는 은하단이며 결합 된 구조로 간주됩니다. 이 은하들은 성단 중심을 기준으로 움직이지만 날아가지는 않습니다. 우리는 은하의 전체적인 움직임을 봅니다.

가정 : 속도는 기본 잠재력을 나타냅니다.

모든 은하는 성단 내에서 고유 한 움직임을 가지며 Hubble Flow Component. 작은 은하들은 더 작고, 대부분의 빛은 M31과 MW에서 비롯되며, 몇 개의 왜소 은하가 있습니다. 원유 분석을 위해 M31 및 MW 만 사용하고 로컬 그룹의 동적 질량을 평가할 수 있습니다.

우리와 M31 사이에는 상대 속도가 있습니다. 조잡하지만 사실입니다. 이야기는 M31과 MW가 서로 가까웠을 때 시작됩니다. 왜냐하면 그들은 서로 멀어지는 클러스터의 구성원 이었기 때문입니다. 얼마 후 그들은 최대 분리에 도달 한 다음 서로 더 가까워집니다.

도달 할 수있는 최대 간격이 $ r_ {max} $라고 가정 해 보겠습니다. 이제 그들은r. 허락하다MMW와 M31의 결합 된 질량입니다. $ r_ {max} $에 언제 도달했는지 알 수 없습니다.

$$ \ frac {GM} {r_ {max}} = \ : 잠재력 \ : \ : r_ {max} $$

이 은하들이 어떤 순간에 서로 가까워 졌을 때, 시스템의 에너지는 다음과 같을 것입니다.

$$ \ frac {1} {2} \ sigma ^ 2 = \ frac {GM} {r} = \ frac {GM} {r_ {max}} $$

σ는 두 은하의 상대 속도입니다. M 감소 된 질량 만 있지만 테스트 질량은 1입니다. σ는 거리에있는 모든 물체의 속도입니다. r클러스터의 중심에서. 우리는이 클러스터가 비 리얼 정리가 유지되기 때문에 동적 방정식에 있다고 믿습니다. 따라서 은하계는 다른 속도로 올 수 없습니다.

이 은하들이 최대 거리에 도달하는 데 시간이 얼마나 걸릴까요?

이를 이해하기 위해 다음 방정식을 고려하십시오.

$$ \ frac {1} {2} \ left (\ frac {dr} {dt} \ right) ^ 2 = \ frac {GM} {r}-\ frac {GM} {r_ {max}} $$

$$ t_ {max} = \ int_ {0} ^ {r_ {max}} dt = \ int_ {0} ^ {r_ {max}} \ frac {dr} {\ sqrt {2GM}} \ left (\ frac {1} {r}-\ frac {1} {r_ {max}} \ right) ^ 2 $$

$$ t_ {max} = \ frac {\ pi r_ {max} ^ {\ frac {3} {2}}} {2 \ sqrt {2GM}} $$

여기서 M = 로컬 그룹의 동적 질량. 시작부터 충돌이 끝날 때까지의 총 시간은 $ 2t_ {max} $입니다. 따라서,

$$ 2t_ {최대} = t_0 + \ frac {D} {\ sigma} $$

그리고 $ t_0 $는 우주의 현재 시대입니다.

실제 $ t_ {max} <RHS $이면 시간에 대한 하한이 있습니다. $ D / \ sigma $는 그들이 다시 충돌하는 시간입니다. 여기에서는 σ가 일정하다고 가정했습니다.

$$ t_ {최대} = \ frac {t_0} {2} + \ frac {D} {2 \ sigma} $$

$$ r_ {최대} = t_ {최대} \ times \ sigma = 770K_ {pc} $$

여기서 σ = MW와 M31 사이의 상대 속도입니다.

$$ M_ {dynamic} = 3 \ times 10 ^ {12} M_0 $$

$$ M_ {MW} ^ {lum} = 3 \ times 10 ^ {10} M_0 $$

$$ M_ {M31} ^ {lum} = 3 \ times 10 ^ {10} M_0 $$

그러나 실제로는 성단 내의 모든 은하를 고려하여 동적 질량이 발견됩니다. 잃어버린 질량은 암흑 물질이고Frids Ricky혼수 상태에있는 은하들이 너무 빨리 움직이는 것을 발견했습니다. 그는 중성자 별이 발견 된 다음 해에 중성자 별의 존재를 예측하고 팔로마 망원경을 사용하여 초신성을 찾았습니다.

기억해야 할 사항

암흑 물질에 대한 첫 번째 직접적인 증거는 Frids Ricky.
확장 된 천체는 은하단이며 bound structures.
Dynamic mass 성단 내의 모든 은하를 고려하여 밝혀졌습니다.