Дисперсионные измерения скорости галактик

Первое прямое доказательство темной материи пришло от Фридса Рики . Он сделал несколько наблюдений, которые впервые обнаружили темную материю. Его наблюдения рассматривали общее движение внутри скопления галактики.

Протяженные объекты представляют собой скопления галактик, и они считаются связанными структурами. Эти галактики движутся относительно центра скопления, но не улетают. Мы смотрим на общее движение галактики.

Предположение: скорости представляют основной потенциал

У каждой галактики будет свое собственное движение внутри скопления и компонента потока Хаббла . Меньшие галактики меньше, большая часть света исходит от M31 и MW, есть несколько карликовых галактик. Для нашего грубого анализа мы можем использовать только M31 и MW и оценить динамическую массу локальной группы.

Существует относительная скорость между нами и M31. Это грубо, но это правда. История начинается давным-давно, когда M31 и MW были близко друг к другу, потому что они были членами скопления, которое они удаляли друг от друга. Через некоторое время они достигают максимального разделения, затем приближаются друг к другу.

Допустим, максимальное разделение, которое когда-либо может быть достигнуто, составляет $r_ {max}$. Теперь у них есть разделение под названием r . Пусть M будет объединенной массой MW и M31. Мы не знаем, когда будет достигнут $r_ {max}$.

 fracGMrmax=Потенциалatrmax $$\ frac {GM} {r_ {max}} = \: Потенциал \: at \: r_ {max}$$

Когда эти галактики приближаются друг к другу в какой-то момент r, тогда энергия системы будет

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

σ — относительная скорость обеих галактик. М — только приведенная масса, но испытательная масса равна 1. σ — скорость любого объекта на расстоянии r от центра скопления. Мы считаем, что этот кластер находится в динамическом уравнении, потому что теорема вириала справедлива. Таким образом, галактики не могут двигаться с разной скоростью.

Сколько времени потребуется этим галактикам, чтобы достичь максимального расстояния?

Чтобы понять это, рассмотрим следующее уравнение.

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

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

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

Где M = динамическая масса локальной группы. Общее время от начала до конца столкновения составляет $2t_ {max}$. Следовательно,

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

И $t_0$ — это нынешний век вселенной.

Если фактический $t_ {max} <RHS$, то у нас есть нижний предел для времени. $D / \ sigma$ — время, когда они снова столкнутся. Здесь мы предположили, что σ является постоянным.

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

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

Здесь σ = относительная скорость между MW и M31.

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

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

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

Но практически динамическая масса обнаруживается с учетом каждой галактики внутри скопления. Недостающая масса — темная материя, и Фридс Рики заметил, что галактики в скоплении комы движутся слишком быстро. Он предсказал существование нейтронных звезд через год после открытия нейтронных звезд и использовал телескоп Palomar, чтобы найти сверхновую.

Первое прямое доказательство темной материи пришло от Фридса Рики .

Протяженные объекты представляют собой скопления галактик, и они считаются связанными структурами .

Динамическая масса определяется с учетом каждой галактики внутри скопления.