Exactitud y supuestos en la derivación de la relación Tully-Fisher

Question

Entiendo la derivación matemática de la Relación con Tully Fisher de las fórmulas de la física básica, como se muestra en este sitio . Sin embargo, después de usar las ecuaciones de la física, parece que se hacen varias suposiciones a partir de este punto.

En primer lugar están las suposiciones estadísticas. Hay errores estadísticos porque la masa luminosa observable de la galaxia es menor que la masa real de la galaxia, y se supone que la masa de la galaxia es sólo la masa observada, no la masa real. En segundo lugar, esta relación parece suponer que todas las galaxias son perfectamente circulares (con un espesor insignificante).

Así pues, con todos estos supuestos necesarios para la relación Tully-Fisher, ¿cómo se deriva la relación, cómo pueden hacerse correcciones a los supuestos cuando se intentan hacer cálculos utilizando esta relación, y por qué la relación Tully-Fisher es generalmente aceptada por la comunidad de la astrofísica?

Answer 1

El Relación Tully-Fisher es ante todo e históricamente, una relación de observación. La "derivación" de la relación, es en realidad más bien una "motivación". La relación se basa en una miríada de detalles de la formación de galaxias y estrellas, y la dinámica---una "derivación" precisa sólo podría basarse en simulaciones numéricas (que es la base de la mayoría de los ajustes modernos a las relaciones observadas).

Por ejemplo, una gran contribución a la distribución de la velocidad de una galaxia será su historia de interacciones con objetos cercanos (por ejemplo, otras galaxias). Esto no tiene nada que ver con las propiedades intrínsecas de la propia galaxia, y por lo tanto no hay realmente una manera de "dar cuenta" de ello en la ecuación analítica.

Si observan estas gráficas (y notan que en realidad están trazadas en forma opuesta a la habitual), verán que hay una increíble dispersión intrínseca, no sólo en cada gráfica, sino también entre las figuras (que son cada una de un color diferente observado, pero la misma muestra de galaxias). Las tramas son de este periódico: http://adsabs.harvard.edu/abs/2010A&A...521A..27F

Mientras que la relación Tully-Fisher es muy importante, y una especie de alimento básico de la astronomía galáctica, es un reflejo de una tendencia útil no una estrecha escala intrínseca.

Answer 2

De acuerdo con la respuesta anterior, se puede encontrar una buena "motivación" de orden cero en:
http://www2.astro.psu.edu/~caryl/a480/lecture7_10.pdf . Como Tully-Fischer se reduce a la interacción mutua entre la masa bariónica de las galaxias y la masa oscura de sus halos (formación de estrellas, intercambio de momento angular, ...) no hay ninguna "derivación" en el sentido de un libro de texto (todavía), porque gran parte de esa imagen sigue siendo desconocida. Más bien, se intenta sacar conclusiones sobre tales interacciones a partir de datos del tipo de Tully-Fischer. Es un tema de investigación actual.