mysimulator.uk
🔍 Пошук симуляцій…/
UK ▼
EnglishТиповаУкраїнськаPolski
Головна▸ Космологія▸ Крива обертання галактики

🌌 Крива обертання галактики

Крива обертання галактики: спостережувана плоска крива замість спадної — головний доказ існування темної матерії.

Космологія2DЛегкий60 FPS
rotation-curve ↗ Відкрити окремо
DRAG · SCROLL · CLICK — керуйте прямо у вікні симуляції.

Схожі симуляції

Закон Хаббла — Розширення ВсесвітуЗакон Хаббла: швидкість віддалення галактик пропорційна відстані. Червоне зміщенТранзит Екзопланети — Виявлення Планет за Кривою БлискуТранзитний метод пошуку планет: планета проходить перед зорею, крива блиску провНуклеосинтез Великого Вибуху — Перші 20 ХвилинПерші 20 хвилин Всесвіту: як із протонів і нейтронів утворилися дейтерій, гелій-

Про симуляцію

Ця симуляція відтворює спостереження, що прославило Веру Рубін: зорі далеко від центру галактики обертаються набагато швидше, ніж може пояснити сама лише видима матерія. Вона обчислює V_total(r) = √[V_disk²(r) + V_halo²(r)], поєднуючи модель диска Фрімена 1970 року з профілем гало темної матерії NFW (Наварро-Френк-Уайт), і дозволяє порівняти отриману пласку криву обертання зі спадною кеплерівською кривою, яку передбачала б лише видима маса.

Без темної матерії орбітальна швидкість мала б спадати як V ∝ 1/√r (кеплерівський закон) за межами краю видимого диска — так само, як планети сповільнюються далі від Сонця. Натомість реальні галактики показують пласкі або повільно зростаючі криві обертання на великих радіусах, що вимагає додаткового невидимого компонента маси, розподіленого в гало NFW.

Поширені запитання

Чому швидкість обертання мала б спадати з радіусом, якби існувала лише видима матерія?

За межами видимого диска галактики практично вся маса охоплена в межах будь-якого заданого радіуса, тож орбітальна механіка поводиться як планети навколо Сонця: V ∝ 1/√r, той самий кеплерівський спад, що й для будь-якої точкової маси. Саме це показано як пунктирна крива, і саме цього не показують реальні галактики.

Що насправді означає «пласка» крива обертання?

Замість спадання орбітальна швидкість залишається приблизно сталою (або навіть трохи зростає) на великих радіусах у реальних галактиках. Це можливо, лише якщо охоплена маса продовжує зростати пропорційно радіусу навіть далеко за межами видимого диска — що означає величезний, розширений, невидимий розподіл маси, а не фіксовану загальну масу.

Що таке профіль NFW і чому він має саме таку форму?

Профіль Наварро-Френка-Уайта ρ(r) = ρ₀/[(r/rs)(1+r/rs)²] — це форма густини, виведена з космологічних симуляцій того, як гало темної матерії формуються під дією гравітації. Він крутий біля центру й спадає поступовіше на великих радіусах, і його інтегрування дає внесок у швидкість, що залишається близьким до плаского в широкому діапазоні радіусів.

Як параметр масштабу гало (rs) змінює криву?

Масштабний радіус гало rs задає, де профіль густини NFW переходить від крутого внутрішнього нахилу до пологішого зовнішнього. Більший rs розподіляє масу темної матерії на більшому об'ємі, що змінює, де крива обертання виположується і як швидко досягається V_max.

Чи потрібно карликовим галактикам більше чи менше темної матерії, ніж великим спіральним?

Карликові галактики зазвичай показують ще вищу частку темної матерії, ніж великі спіральні на кшталт Чумацького Шляху чи Андромеди, бо їхня видима (світна) маса мала, тоді як виміряні швидкості обертання все ще відносно високі для їхнього розміру — це можна побачити, перемикаючи пресети галактик і порівнюючи частку темної матерії, яку передбачає кожен.