การวัดการกระจายความเร็วของกาแลคซี

หลักฐานแรกโดยตรงของสสารมืดมาจาก Frids Ricky. เขาทำการสังเกตบางอย่างซึ่งเปิดเผยสสารมืดเป็นครั้งแรก การสังเกตของเขาพิจารณาการเคลื่อนที่โดยรวมภายในกระจุกดาราจักร

วัตถุขยายคือกระจุกดาราจักรและถือว่าเป็นโครงสร้างที่ถูกผูกไว้ กาแลคซีเหล่านี้เคลื่อนที่โดยเทียบกับศูนย์กลางคลัสเตอร์ แต่ไม่บินออกไป เราดูการเคลื่อนที่โดยรวมของกาแลคซี

สมมติฐาน: ความเร็วเป็นตัวแทนของศักยภาพพื้นฐาน

กาแล็กซีทุกแห่งจะมีการเคลื่อนที่ที่เหมาะสมของตัวเองภายในกระจุกและ Hubble Flow Component. กาแล็กซีเล็กมีขนาดเล็กแสงส่วนใหญ่มาจาก M31 และ MW มีดาราจักรแคระหลายแห่ง สำหรับการวิเคราะห์น้ำมันดิบของเราเราสามารถใช้ M31 และ MW เท่านั้นและประเมินมวลไดนามิกของกลุ่มท้องถิ่น

มีความเร็วสัมพัทธ์ระหว่างเรากับ M31 มันดิบ แต่มันเป็นความจริง เรื่องราวเริ่มต้นขึ้นเมื่อ M31 และ MW อยู่ใกล้กันเนื่องจากเป็นสมาชิกของคลัสเตอร์ที่พวกเขาย้ายออกจากกัน หลังจากผ่านไประยะหนึ่งพวกเขาถึงจุดสูงสุดที่แยกจากกันแล้วเข้ามาใกล้กันมากขึ้น

สมมติว่าจำนวนการแยกสูงสุดที่สามารถเข้าถึงได้คือ $ r_ {max} $ ตอนนี้พวกเขามีการแยกที่เรียกว่าr. ปล่อยMเป็นมวลรวมของ MW และ M31 เราไม่รู้ว่าเมื่อถึง $ r_ {max} $

$$ \ frac {GM} {r_ {max}} = \: Potential \: at \: r_ {max} $$

เมื่อกาแล็กซีเหล่านี้เข้ามาใกล้กันในช่วงเวลาหนึ่ง r พลังงานของระบบจะเป็น -

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

σคือความเร็วสัมพัทธ์ของกาแลคซีทั้งสอง M คือมวลที่ลดลงเท่านั้น แต่มวลทดสอบคือ 1 σคือความเร็วของวัตถุใด ๆ ที่ระยะทาง rจากศูนย์กลางของคลัสเตอร์ เราเชื่อว่าคลัสเตอร์นี้อยู่ในสมการพลวัตเนื่องจากทฤษฎีบทมีฤทธิ์ ดังนั้นกาแลคซีจึงไม่สามารถมีความเร็วที่แตกต่างกันได้

กาแล็กซีเหล่านี้ต้องใช้เวลาเท่าใดจึงจะถึงระยะทางสูงสุด?

เพื่อให้เข้าใจสิ่งนี้ให้เราพิจารณาสมการต่อไปนี้

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

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

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

โดยที่ M = มวลไดนามิกของกลุ่มท้องถิ่น เวลารวมตั้งแต่จุดเริ่มต้นจนถึงจุดสิ้นสุดของการชนกันคือ $ 2t_ {max} $ ดังนั้น,

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

และ $ t_0 $ คือยุคปัจจุบันของจักรวาล

ถ้าจริง $ t_ {max} <RHS $ แสดงว่าเรามีขีด จำกัด ล่างสำหรับเวลานั้น $ D / \ sigma $ คือช่วงเวลาที่พวกเขาจะชนกันอีกครั้ง ที่นี่เราได้สันนิษฐานว่า be คงที่

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

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

ที่นี่σ = ความเร็วสัมพัทธ์ระหว่าง MW และ M31

$$ M_ {ไดนามิก} = 3 \ คูณ 10 ^ {12} M_0 $$

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

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

แต่ในทางปฏิบัติแล้วมวลพลวัตพบได้เมื่อพิจารณาจากทุกกาแลคซีภายในกระจุกดาว มวลที่หายไปคือสสารมืดและFrids Rickyสังเกตว่ากาแลคซีในกระจุกดาวโคมเคลื่อนที่เร็วเกินไป เขาทำนายการมีอยู่ของดาวนิวตรอนในปีหลังจากที่มีการค้นพบดาวนิวตรอนและใช้กล้องโทรทรรศน์ Palomar เพื่อค้นหาซูเปอร์โนวา

สิ่งที่ต้องจำ

  • หลักฐานแรกโดยตรงของสสารมืดมาจาก Frids Ricky.

  • วัตถุขยายคือกระจุกกาแลคซีและถือว่าเป็น bound structures.

  • Dynamic mass พบได้จากการพิจารณาทุกกาแล็กซีภายในกระจุก