🌌 Темна матерія — криві обертання галактик

Один із найпереконливіших аргументів на користь існування темної матерії — криві обертання галактик. Зірки на краях галактик обертаються значно швидше, ніж передбачають закони Кеплера лише для видимої маси. Досліджуй профіль NFW гало темної матерії та подивися, як він закриває цю прогалину.

Режим перегляду

Барійна маса

Маса диску (10¹⁰ M☉) 5.0 Масштаб. радіус диску (кпк) 3.5 кпк Маса баджа (10⁹ M☉) 2.0

Гало темної матерії (NFW)

Маса гало (10¹¹ M☉) 10.0 Масштабний радіус r_s (кпк) 20 кпк

Легенда

Лише диск (Кеплерів)

Внесок баджа

Гало темної матерії

Сумарна (спостеріг. ≈ пласка)

Профіль NFW:
ρ(r) = ρ₀ / [(r/r_s)·(1+r/r_s)²]
v_гало² = GM_гало(r)/r
v_заг² = v_диск²+v_бадж²+v_гало²

Вера Рубін (1970-ті) підтвердила
пласкі криві у >200 галактиках.

Проблема темної матерії

Відповідно до ньютонівської гравітації та видимої маси галактики (зірки, газ, пил), орбітальні швидкості мали б зменшуватися як v ∝ r^-½ на великих відстанях — так само як планети навколо Сонця. Проте спостереження Вери Рубін та Кента Форда у 1970-х показали, що криві обертання спіральних галактик пласкі до великих радіусів. Єдиний спосіб пояснити це — постулювати велику протяжну масу — гало темної матерії, яке додає масу навіть там, де зір не видно. Профіль NFW (Навaрро-Френк-Уайт) описує розподіл густини, передбачений симуляціями холодної темної матерії: ρ(r) = ρ₀ / [(r/r_s)(1+r/r_s)²]. Приблизно 85% усієї матерії у Всесвіті вважається темною матерією, але її природа залишається невідомою.