Кривая вращения галактики
 |
Необходимо проверить качество перевода и привести статью в соответствие со стилистическими правилами Википедии. Вы можете помочь улучшить эту статью, исправив в ней ошибки.
Оригинал на английском языке — Galaxy rotation curve. |
Кривая вращения галактики — функция, описывающая кинематические свойства галактики[1]. Может быть представлена графиком, на котором отображена зависимость орбитальной скорости звёзд и газа в галактике (ось ординат) от расстояния до центра галактики (ось абсцисс). Звёзды вращаются вокруг центра галактики с постоянной скоростью в большом диапазоне расстояний от центра галактики. Таким образом, звёзды вращаются гораздо быстрее, чем ожидалось, если бы они находились в свободном потенциале Ньютона.
Проблема вращения галактик — это несоответствие между наблюдаемыми скоростями вращения материи в дисковых частях спиральных галактик и предсказаниями кеплеровской динамики, учитывающими только видимую массу. В настоящий момент считается, что это несоответствие выдаёт присутствие «тёмной материи», которая пронизывает галактику и простирается до галактического гало.
Содержание
История и описание проблемы
В 1959 году Луиза Волдерс (Louise Volders) показала, что спиральная галактика М33 (Галактика Треугольника) не вращается так, как ожидалось в соответствии с кеплеровской динамикой,[2] в 70-х годах[3] полученный результат был распространён на многие другие спиральные галактики. В соответствии с этой моделью, вещество (такое как звёзды или газ) в дисковой части спирали должно вращаться вокруг центра галактики аналогично тому, как планеты в солнечной системе вращаются вокруг Солнца, то есть в соответствии с механикой Ньютона. Основываясь на этом, можно было ожидать, что средняя орбитальная скорость объекта на определённом расстоянии от наибольшего распределения массы будет уменьшаться обратно пропорционально квадратному корню от радиуса орбиты (штрихованная линия на Рис. 1). Во времена открытия несоответствия считалось, что большая часть массы галактики должна находиться в галактическом балдже, около центра галактики.
Однако, наблюдения ротационной кривой спиралей не подтвердили этого. Наоборот, кривая не уменьшается обратно пропорционально квадратному корню, а является «пологой» — снаружи от центрального балджа скорость является практически постоянной функцией от радиуса (сплошная линия на Рис. 1). Объяснение, которое требует наименьшего изменения в физических законах вселенной — в том, что существует значительное количество материи на большом расстоянии от центра галактики, которая не излучает свет в таком же отношении «масса-к-свету», как центральный балдж. Астрономы предполагают, что эта дополнительная масса появляется благодаря «тёмной материи» внутри галактического гало. Существование гало первый раз было постулировано Фрицем Цвикки (Fritz Zwicky) сорока годами раньше в его трудах о массах скоплений галактик. В настоящий момент, существует большое количество наблюдаемых свидетельств существования «холодной тёмной материи» и её присутствие является значительной особенностью современной Лямбда-CDM модели, которая описывает космологию Вселенной.
Дальнейшие исследования
Являясь важным элементом убеждения людей в существовании «тёмной материи», новейший труд о кривых вращения галактик также бросает ей один из самых больших вызовов. Дальнейшее исследование кривых вращения галактик с низкой поверхностной яркостью (LSB галактик) в 1990 годах[4] и их позиции в соотношении Талли-Фишера[5] показало, что они не ведут себя так, как ожидалось.
Ещё больший вызов теории тёмной материи, или, по крайней мере, её самой популярной форме — холодной тёмной материи (CDM) бросает анализ центров галактик с низкой поверхностной яркостью. Множественные моделирования, основанные на «холодной тёмной материи» дали предсказания формы кривых вращения в центрах систем с преобладанием тёмной материи, таких как эти галактики. Наблюдения кривых вращения не показали предсказанной формы.[6] Эта так называемая «проблема порогового гало» (cuspy halo problem) тёмной холодной материи считается теоретическими космологами «послушной проблемой».
Эти теории тёмной материи продолжают поддерживаться, как объяснение кривых вращения галактики, потому что свидетельства существования тёмной материи получены не только из этих кривых вращения. Они также были успешны в моделировании формирования крупномасштабной структуры в распределении галактик и в объяснении динамики групп и скоплений галактик (как первоначально предложил Цвикки). Наличие темной материи также соответствует результатам наблюдения «гравитационной фокусировки» (гравилинзирования).
Альтернативы тёмной материи
Существует несколько возможностей найти альтернативные тёмной материи объяснения кривым вращения галактик. Одна из самых обсуждаемых альтернатив — теория MoND (модифицированная ньютоновская динамика). Изначально предложенная ещё в 1983 году как феноменологическое объяснение, но которая, как теперь видно, имела и предсказательную силу для кривых вращения галактик с низкой поверхностной яркостью. Эта теория утверждает, что физика гравитации изменяется при больших масштабах, но до недавнего времени она не была релятивистской теорией. Однако, с развитием тензорно-скалярно-векторной гравитации (TeVeS) теории это изменилось. Более успешная альтернатива — это модифицированная гравитация Моффата (MOG), такая как, например, скалярно-тензорно-векторная гравитация (STVG). Джоэл Бронштейн и Джон Моффат приложили MOG к проблеме ротационных кривых галактик и показали её пригодность для выборки из более чем 100 LSB, HSB и карликовых галактик. Каждая из представленных кривых вращения галактик подходила без необходимости в скрытой массе, используя только доступные фотометрические данные (звёздное вещество и видимый газ).
Смотрите также
Напишите отзыв о статье "Кривая вращения галактики"
Примечания
- ↑ [www.astronet.ru/db/msg/1245721/lec.10.5.html Врашение галактики].
- ↑ L. Volders. «Neutral hydrogen in M 33 and M 101». Bulletin of the Astronomical Institutes of the Netherlands 14: 323-334.
- ↑ A. Bosma, «The distribution and kinematics of neutral hydrogen in spiral galaxies of various morphological types», PhD Thesis, Rijksuniversiteit Groningen, 1978, available online at the [nedwww.ipac.caltech.edu/level5/March05/Bosma/frames.html Nasa Extragalactic Database]
- ↑ W. J. G. de Blok, S. McGaugh (1997). «The dark and visible matter content of low surface brightness disc galaxies». Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 290: 533-552. available online at the [adsabs.harvard.edu/cgi-bin/nph-bib_query?bibcode=1997MNRAS.290..533D Smithsonian/NASA Astrophysics Data System]
- ↑ M. A. Zwaan, J. M. van der Hulst, W. J. G. de Blok, S. McGaugh (1995). «The Tully-Fisher relation for low surface brightness galaxies: implications for galaxy evolution». Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 273: L35-L38. available online at the [adsabs.harvard.edu/cgi-bin/nph-bib_query?bibcode=1995MNRAS.273L..35Z Smithsonian/NASA Astrophysics Data System]
- ↑ W. J. G. de Blok, A. Bosma (2002). «High-resolution rotation curves of low surface brightness galaxies». Astronomy & Astrophysics 385: 816-846. available online at the [adsabs.harvard.edu/cgi-bin/nph-bib_query?bibcode=2002A%26A...385..816D Smithsonian/NASA Astrophysics Data System]
Ссылки
- [arxiv.org/PS_cache/astro-ph/pdf/0010/0010594v2.pdf Rotation Curves of Spiral Galaxies, Yoshiaki SOFUE, 2000 October 15]
- [arxiv.org/PS_cache/astro-ph/pdf/0010/0010595v1.pdf Central Rotation Curves of Galaxies, Yoshiaki SOFUE, February 5, 2008]
<imagemap>: неверное или отсутствующее изображение |
Для улучшения этой статьи желательно?:
|
Отрывок, характеризующий Кривая вращения галактики
Подле первого чувства недоуменья, возбужденного в родителях предложением Берга, в семействе водворилась обычная в таких случаях праздничность и радость, но радость была не искренняя, а внешняя. В чувствах родных относительно этой свадьбы были заметны замешательство и стыдливость. Как будто им совестно было теперь за то, что они мало любили Веру, и теперь так охотно сбывали ее с рук. Больше всех смущен был старый граф. Он вероятно не умел бы назвать того, что было причиной его смущенья, а причина эта была его денежные дела. Он решительно не знал, что у него есть, сколько у него долгов и что он в состоянии будет дать в приданое Вере. Когда родились дочери, каждой было назначено по 300 душ в приданое; но одна из этих деревень была уж продана, другая заложена и так просрочена, что должна была продаваться, поэтому отдать имение было невозможно. Денег тоже не было.Берг уже более месяца был женихом и только неделя оставалась до свадьбы, а граф еще не решил с собой вопроса о приданом и не говорил об этом с женою. Граф то хотел отделить Вере рязанское именье, то хотел продать лес, то занять денег под вексель. За несколько дней до свадьбы Берг вошел рано утром в кабинет к графу и с приятной улыбкой почтительно попросил будущего тестя объявить ему, что будет дано за графиней Верой. Граф так смутился при этом давно предчувствуемом вопросе, что сказал необдуманно первое, что пришло ему в голову.
– Люблю, что позаботился, люблю, останешься доволен…
И он, похлопав Берга по плечу, встал, желая прекратить разговор. Но Берг, приятно улыбаясь, объяснил, что, ежели он не будет знать верно, что будет дано за Верой, и не получит вперед хотя части того, что назначено ей, то он принужден будет отказаться.
– Потому что рассудите, граф, ежели бы я теперь позволил себе жениться, не имея определенных средств для поддержания своей жены, я поступил бы подло…
Разговор кончился тем, что граф, желая быть великодушным и не подвергаться новым просьбам, сказал, что он выдает вексель в 80 тысяч. Берг кротко улыбнулся, поцеловал графа в плечо и сказал, что он очень благодарен, но никак не может теперь устроиться в новой жизни, не получив чистыми деньгами 30 тысяч. – Хотя бы 20 тысяч, граф, – прибавил он; – а вексель тогда только в 60 тысяч.
– Да, да, хорошо, – скороговоркой заговорил граф, – только уж извини, дружок, 20 тысяч я дам, а вексель кроме того на 80 тысяч дам. Так то, поцелуй меня.
Наташе было 16 лет, и был 1809 год, тот самый, до которого она четыре года тому назад по пальцам считала с Борисом после того, как она с ним поцеловалась. С тех пор она ни разу не видала Бориса. Перед Соней и с матерью, когда разговор заходил о Борисе, она совершенно свободно говорила, как о деле решенном, что всё, что было прежде, – было ребячество, про которое не стоило и говорить, и которое давно было забыто. Но в самой тайной глубине ее души, вопрос о том, было ли обязательство к Борису шуткой или важным, связывающим обещанием, мучил ее.
С самых тех пор, как Борис в 1805 году из Москвы уехал в армию, он не видался с Ростовыми. Несколько раз он бывал в Москве, проезжал недалеко от Отрадного, но ни разу не был у Ростовых.
Наташе приходило иногда к голову, что он не хотел видеть ее, и эти догадки ее подтверждались тем грустным тоном, которым говаривали о нем старшие:
– В нынешнем веке не помнят старых друзей, – говорила графиня вслед за упоминанием о Борисе.
Анна Михайловна, в последнее время реже бывавшая у Ростовых, тоже держала себя как то особенно достойно, и всякий раз восторженно и благодарно говорила о достоинствах своего сына и о блестящей карьере, на которой он находился. Когда Ростовы приехали в Петербург, Борис приехал к ним с визитом.
Он ехал к ним не без волнения. Воспоминание о Наташе было самым поэтическим воспоминанием Бориса. Но вместе с тем он ехал с твердым намерением ясно дать почувствовать и ей, и родным ее, что детские отношения между ним и Наташей не могут быть обязательством ни для нее, ни для него. У него было блестящее положение в обществе, благодаря интимности с графиней Безуховой, блестящее положение на службе, благодаря покровительству важного лица, доверием которого он вполне пользовался, и у него были зарождающиеся планы женитьбы на одной из самых богатых невест Петербурга, которые очень легко могли осуществиться. Когда Борис вошел в гостиную Ростовых, Наташа была в своей комнате. Узнав о его приезде, она раскрасневшись почти вбежала в гостиную, сияя более чем ласковой улыбкой.
Борис помнил ту Наташу в коротеньком платье, с черными, блестящими из под локон глазами и с отчаянным, детским смехом, которую он знал 4 года тому назад, и потому, когда вошла совсем другая Наташа, он смутился, и лицо его выразило восторженное удивление. Это выражение его лица обрадовало Наташу.
– Что, узнаешь свою маленькую приятельницу шалунью? – сказала графиня. Борис поцеловал руку Наташи и сказал, что он удивлен происшедшей в ней переменой.
– Как вы похорошели!
«Еще бы!», отвечали смеющиеся глаза Наташи.
– А папа постарел? – спросила она. Наташа села и, не вступая в разговор Бориса с графиней, молча рассматривала своего детского жениха до малейших подробностей. Он чувствовал на себе тяжесть этого упорного, ласкового взгляда и изредка взглядывал на нее.
Мундир, шпоры, галстук, прическа Бориса, всё это было самое модное и сomme il faut [вполне порядочно]. Это сейчас заметила Наташа. Он сидел немножко боком на кресле подле графини, поправляя правой рукой чистейшую, облитую перчатку на левой, говорил с особенным, утонченным поджатием губ об увеселениях высшего петербургского света и с кроткой насмешливостью вспоминал о прежних московских временах и московских знакомых. Не нечаянно, как это чувствовала Наташа, он упомянул, называя высшую аристократию, о бале посланника, на котором он был, о приглашениях к NN и к SS.
Наташа сидела всё время молча, исподлобья глядя на него. Взгляд этот всё больше и больше, и беспокоил, и смущал Бориса. Он чаще оглядывался на Наташу и прерывался в рассказах. Он просидел не больше 10 минут и встал, раскланиваясь. Всё те же любопытные, вызывающие и несколько насмешливые глаза смотрели на него. После первого своего посещения, Борис сказал себе, что Наташа для него точно так же привлекательна, как и прежде, но что он не должен отдаваться этому чувству, потому что женитьба на ней – девушке почти без состояния, – была бы гибелью его карьеры, а возобновление прежних отношений без цели женитьбы было бы неблагородным поступком. Борис решил сам с собою избегать встреч с Наташей, нo, несмотря на это решение, приехал через несколько дней и стал ездить часто и целые дни проводить у Ростовых. Ему представлялось, что ему необходимо было объясниться с Наташей, сказать ей, что всё старое должно быть забыто, что, несмотря на всё… она не может быть его женой, что у него нет состояния, и ее никогда не отдадут за него. Но ему всё не удавалось и неловко было приступить к этому объяснению. С каждым днем он более и более запутывался. Наташа, по замечанию матери и Сони, казалась по старому влюбленной в Бориса. Она пела ему его любимые песни, показывала ему свой альбом, заставляла его писать в него, не позволяла поминать ему о старом, давая понимать, как прекрасно было новое; и каждый день он уезжал в тумане, не сказав того, что намерен был сказать, сам не зная, что он делал и для чего он приезжал, и чем это кончится. Борис перестал бывать у Элен, ежедневно получал укоризненные записки от нее и всё таки целые дни проводил у Ростовых.
