Cómo la materia oscura hace que la materia ordinaria de distancia del centro de un disco de la galaxia giran más rápido?

Question

Estuve leyendo varias preguntas sobre este tema, incluyendo los duplicados, e incluso recibió el muy útil la ayuda de Kyle Omán en esta pregunta para entender el comportamiento y la distribución de la DM.

Pero no estoy seguro de si realmente entender por qué el galaxy masa "girar como un todo" en lugar de "remolino" como el disco de la formación de un sistema planetario.

Tratando de entender lo que me imaginaba un objeto dado en la frontera de la parte visible de un disco de la galaxia, la 2ª parte de la shell teorema cancela el efecto gravitatorio de la DM lejos del centro, pero el extra de la masa interna aumenta la velocidad de rotación de este objeto. Luego de cerca de un objeto, con mayor velocidad de rotación debido a la materia visible en masa, de nuevo por la shell teorema de ignorar algunos de los DM que afectan el primer objeto. Así, el interior de la DM, la masa aumenta su velocidad un poco menos. Y así, posteriormente, con los objetos más cerca del centro.

Es esta idea correcta?

Excusa la claridad de mi pregunta y gracias por su ayuda de antemano. Saludos!

Answer 1

Disco de las galaxias no giran como los cuerpos sólidos (creo frisbee), pero en lugar de girar diferencialmente (creo bañera de hidromasaje). La velocidad de rotación como una función de la radio se llama una rotación de la curva, y a menudo se interpreta como una medida de la masa perfil de una galaxia, como:

$$v_c(R) = \sqrt{\frac{GM(<R)}{R}}$$

donde $M(<R)$ es el total de la masa encerrada$^1$ dentro de radio de $R$ $v_c(R)$ es la velocidad de rotación en la radio de $R$.

Una de las observaciones que apoyan la existencia de la materia oscura es que las galaxias giran más rápido en sus afueras de lo que cabría esperar a partir de la estimación de su distribución masiva de estrellas visibles, polvo, gas, etc. Esto también puede ser interpretado como evidencia de que la gravedad (la relatividad general) es incorrecta.

$^1$Para obtener una medición precisa de las $M(<R)$ observando $v_c(R)$, la distribución de la masa debe ser esféricamente simétrica (por lo general no es, por ejemplo, el disco de las galaxias son, obviamente, no es exactamente esférica, aunque la DM halo domina la masa y es aproximadamente esférica). Que la DM es la forma dominante de la masa en todas las radios es más cierto para los más pequeños (enano) las galaxias, por lo que estos son a menudo el foco de los debates acerca de la DM de distribución. Las órbitas de los trazadores se observó también debe ser circular (que a menudo no están, pero normalmente es, posiblemente, para medir la circularidad de conseguir una manija en esta fuente de incertidumbre). Para una discusión amplia consulte este documento (revelación completa: yo soy un autor).