Galaksilerin Hız Dağılım Ölçümleri
Karanlık maddenin ilk doğrudan kanıtı geldi Frids Ricky. İlk kez karanlık maddeyi ortaya çıkaran bazı gözlemler yaptı. Gözlemleri, galaksi kümesi içindeki genel hareketi dikkate aldı.
Genişletilmiş nesneler galaksi kümeleridir ve bağlı yapılar olarak kabul edilirler. Bu galaksiler küme merkezine göre hareket ediyor ancak uçmuyor. Galaksinin genel hareketine bakarız.
Varsayım: Hızlar Temel Potansiyelin Temsilidir
Her galaksi, küme içinde kendi uygun hareketine sahip olacak ve Hubble Flow Component. Küçük galaksiler daha küçüktür, ışığın çoğu M31 ve MW'dan gelir, birkaç cüce galaksi vardır. Ham petrol analizimiz için yalnızca M31 ve MW kullanabilir ve yerel grubun dinamik kütlesini değerlendirebiliriz.
M31 ile aramızda bağıl bir hız var. Kaba, ama doğru. Hikaye, M31 ve MW birbirine yakınken başlıyor, çünkü birbirlerinden uzaklaştıkları bir kümenin üyeleriydiler. Bir süre sonra maksimum ayrılığa ulaşırlar, sonra birbirlerine yaklaşırlar.
Ulaşılabilecek maksimum ayrımın $ r_ {max} $ olduğunu varsayalım. Şimdi adında bir ayrılıkları varr. İzin VermekMMW ve M31'in birleşik kütlesi olabilir. $ R_ {max} $ 'a ne zaman ulaşıldığını bilmiyoruz.
$$ \ frac {GM} {r_ {max}} = \: Potansiyel \: \: r_ {max} $$
Bu galaksiler bir anda birbirlerine yaklaşırken, sistemin enerjisi -
$$ \ frac {1} {2} \ sigma ^ 2 = \ frac {GM} {r} = \ frac {GM} {r_ {max}} $$
σ, her iki galaksinin göreceli hızıdır. M yalnızca indirgenmiş kütledir, ancak test kütlesi 1'dir. σ, uzaktaki herhangi bir nesnenin hızıdır rkümenin merkezinden. Bu kümenin dinamik denklemde olduğuna inanıyoruz çünkü virial teorem geçerli. Yani galaksiler farklı hızlarda gelemezler.
Bu galaksilerin maksimum mesafeye ulaşması ne kadar zaman alır?
Bunu anlamak için aşağıdaki denklemi ele alalım.
$$ \ frac {1} {2} \ left (\ frac {dr} {dt} \ right) ^ 2 = \ frac {GM} {r} - \ frac {GM} {r_ {max}} $$
$$ t_ {max} = \ int_ {0} ^ {r_ {max}} dt = \ int_ {0} ^ {r_ {max}} \ frac {dr} {\ sqrt {2GM}} \ left (\ frac {1} {r} - \ frac {1} {r_ {max}} \ sağ) ^ 2 $$
$$ t_ {max} = \ frac {\ pi r_ {max} ^ {\ frac {3} {2}}} {2 \ sqrt {2GM}} $$
Nerede, M = yerel grubun dinamik kütlesi. Çarpışmanın başından sonuna kadar toplam süre $ 2t_ {max} $ 'dır. Bu nedenle,
$$ 2t_ {max} = t_0 + \ frac {D} {\ sigma} $$
Ve $ t_0 $, evrenin şimdiki çağıdır.
Gerçek $ t_ {max} <RHS $ ise, o zaman süre için daha düşük bir limitimiz vardır. $ D / \ sigma $, tekrar çarpışacakları zamandır. Burada σ'nun sabit olduğunu varsaydık.
$$ t_ {max} = \ frac {t_0} {2} + \ frac {D} {2 \ sigma} $$
$$ r_ {max} = t_ {max} \ times \ sigma = 770K_ {pc} $$
Burada, σ = MW ile M31 arasındaki bağıl hız.
$$ M_ {dinamik} = 3 \ times 10 ^ {12} M_0 $$
$$ M_ {MW} ^ {lum} = 3 \ times 10 ^ {10} M_0 $$
$$ M_ {M31} ^ {lum} = 3 \ times 10 ^ {10} M_0 $$
Ancak pratikte, kümedeki her galaksi dikkate alınarak dinamik kütle bulunur. Eksik kütle karanlık maddedir veFrids Rickykoma kümesindeki galaksilerin çok hızlı hareket ettiğini fark etti. Nötron yıldızlarının keşfedilmesinden bir yıl sonra nötron yıldızlarının varlığını tahmin etti ve süpernovayı bulmak için Palomar teleskopunu kullandı.
Hatırlanacak noktalar
Karanlık maddenin ilk doğrudan kanıtı geldi Frids Ricky.
Genişletilmiş nesneler galaksi kümeleridir ve bunlar bound structures.
Dynamic mass küme içindeki her galaksi dikkate alınarak bulunmuştur.