Medições de dispersão de velocidade de galáxias
A primeira evidência direta de matéria escura veio de Frids Ricky. Ele fez algumas observações que revelaram matéria escura pela primeira vez. Suas observações consideraram o movimento geral dentro do aglomerado de galáxias.
Objetos estendidos são aglomerados de galáxias e são considerados estruturas limitadas. Essas galáxias estão se movendo em relação ao centro do aglomerado, mas não voam. Observamos o movimento geral da galáxia.
Premissa: as velocidades são representativas do potencial subjacente
Cada galáxia terá seu próprio movimento dentro do aglomerado e Hubble Flow Component. As galáxias menores são menores, a maior parte da luz vem de M31 e MW, existem várias galáxias anãs. Para nossa análise bruta, só podemos usar M31 e MW e avaliar a massa dinâmica do grupo local.
Existe uma velocidade relativa entre nós e M31. É grosseiro, mas é verdade. A história começa muito tempo atrás, quando M31 e MW estavam próximos um do outro, porque eram membros de um cluster que estavam se afastando um do outro. Depois de algum tempo, eles alcançam a separação máxima e, em seguida, se aproximam.
Digamos que a separação máxima que pode atingir seja $ r_ {max} $. Agora eles têm uma separação chamadar. DeixeiMser a massa combinada de MW e M31. Não sabemos quando $ r_ {max} $ é atingido.
$$ \ frac {GM} {r_ {max}} = \: Potencial \: em \: r_ {max} $$
Quando essas galáxias estavam se aproximando umas das outras em algum instante r, então a energia do sistema será -
$$ \ frac {1} {2} \ sigma ^ 2 = \ frac {GM} {r} = \ frac {GM} {r_ {max}} $$
σ é a velocidade relativa de ambas as galáxias. M é a massa reduzida apenas, mas a massa de teste é 1. σ é a velocidade de qualquer objeto à distância rdo centro do cluster. Acreditamos que este cluster está em equação dinâmica porque o teorema virial é válido. Portanto, as galáxias não podem vir com velocidades diferentes.
Quanto tempo essas galáxias levariam para atingir a distância máxima?
Para entender isso, consideremos a seguinte equação.
$$ \ frac {1} {2} \ left (\ frac {dr} {dt} \ right) ^ 2 = \ frac {GM} {r} - \ frac {GM} {r_ {max}} $$
$$ t_ {max} = \ int_ {0} ^ {r_ {max}} dt = \ int_ {0} ^ {r_ {max}} \ frac {dr} {\ sqrt {2GM}} \ left (\ frac {1} {r} - \ frac {1} {r_ {max}} \ right) ^ 2 $$
$$ t_ {max} = \ frac {\ pi r_ {max} ^ {\ frac {3} {2}}} {2 \ sqrt {2GM}} $$
Onde, M = massa dinâmica do grupo local. O tempo total desde o início até o final da colisão é $ 2t_ {max} $. Portanto,
$$ 2t_ {max} = t_0 + \ frac {D} {\ sigma} $$
E $ t_0 $ é a idade atual do universo.
Se $ t_ {max} real <RHS $, então temos um limite inferior para o tempo. $ D / \ sigma $ é o momento em que eles colidirão novamente. Aqui, assumimos que σ é constante.
$$ t_ {max} = \ frac {t_0} {2} + \ frac {D} {2 \ sigma} $$
$$ r_ {max} = t_ {max} \ times \ sigma = 770K_ {pc} $$
Aqui, σ = velocidade relativa entre MW e M31.
$$ M_ {dynamic} = 3 \ vezes 10 ^ {12} M_0 $$
$$ M_ {MW} ^ {lum} = 3 \ vezes 10 ^ {10} M_0 $$
$$ M_ {M31} ^ {lum} = 3 \ vezes 10 ^ {10} M_0 $$
Mas, na prática, a massa dinâmica é descoberta considerando cada galáxia dentro do aglomerado. A massa que falta é a matéria escura eFrids Rickynotou que as galáxias no aglomerado de coma estão se movendo muito rápido. Ele previu a existência de estrelas de nêutrons um ano após a descoberta das estrelas de nêutrons e usou o telescópio Palomar para encontrar a supernova.
Pontos para lembrar
A primeira evidência direta de matéria escura veio de Frids Ricky.
Objetos estendidos são aglomerados de galáxias e são considerados bound structures.
Dynamic mass é descoberto considerando cada galáxia dentro do aglomerado.