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Es posible determinar si las galaxias distantes están vinculadas gravitacionalmente

En una pregunta anterior, una cuestión estaba relacionada con la energía potencial de las estructuras cósmicas. Esto plantea, en particular, la cuestión de la si estas estructuras están ligadas gravitacionalmente.

Si usted se considera un grupo de, digamos, 50 galaxias, supongo que uno puede decidir si están ligadas gravitacionalmente mediante la comparación de sus posiciones y las velocidades, incluso si las galaxias se considera que no constituyen el todo el grupo por lo tanto obligado.

Teniendo en cuenta un grupo de galaxias remotas, supongo (es correcto?) que todo lo que uno puede medir sólo la distancia angular, y su el corrimiento al rojo que es debido a su peculiar velocidad y su distancia (a través de la expansión del universo).

Dado un conjunto de tales mediciones para cada uno de los miembros de un grupo de las galaxias, es posible que en esa base limitada para determinar si estos las galaxias están ligadas gravitacionalmente, y a la conclusión de que más información precisa acerca de estas galaxias?

Hay otras medidas que se pueden hacer para ayudar a que determinación?

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Kyle Oman Puntos 9668

Tienes razón que la determinación de la gravitacional acotamiento a grandes distancias es difícil. Rápido resumen de la información sobre las posiciones y las velocidades:

  • Separación Angular entre dos galaxias
  • El corrimiento al rojo

Que realmente no es mucho con lo que trabajar. Usted no puede conseguir una manija en la (proyectado) separación física sin saber la distancia. Y usted no puede obtener la velocidad peculiar (línea de visión componente) sin que la distancia de modo que usted puede utilizar la ley de Hubble, y usted no puede obtener una precisa-ish distancia de Hubble de la ley, porque no sé la velocidad peculiar...

Pero hay algunos trucos que utilizan los astrónomos para intentar hacerlo mejor. Sirve de ayuda si usted tiene un corrimiento al rojo medida independiente de la distancia a las galaxias, pero más allá del Universo local sólo SNIa luminosidad tiende a ser cualquier uso, y tendría que ser extraordinariamente afortunado para obtener SNIa mediciones en las dos galaxias usted sucede estar interesado en. También están los Tully-Fisher y Faber-Jackson de relaciones (gracias Chris White para el recordatorio) que pueden ayudar con las distancias, pero la dispersión de estas relaciones es lo suficientemente grande que es esencialmente inútil para la determinación de acotamiento (esto es realmente cierto, también, de los SNIa de las mediciones, por lo general).

Acerca de lo mejor que podemos hacer es venir con enlazados pair/grupo de candidatos y, a continuación, probar y reforzar o invalidar la hipótesis de que. Viene con los candidatos es bastante fácil - usted busca galaxias con pequeñas separaciones angulares, y similares a los de los desplazamientos al rojo dentro de cierta tolerancia. Siempre hay una posibilidad de que usted podría tener más cerca de la galaxia con un resultado positivo de velocidad peculiar y una más distante de la galaxia con un negativo de la velocidad peculiar conspiran y tienen una similar redshift, así que esto no confirma que las dos galaxias se han distancias similares, pero se puede refutar. Si las dos galaxias tienen una velocidad de desplazamiento (velocidad en el sentido de la peculiar + salida) de decir $15,000\,{\rm km}/{\rm s}$, usted puede estar bastante seguro de que son, no obligado.

Otra cosa que la gente suele buscar es morfológicas de la perturbación. Si en un par de galaxias en interacción suficiente para sacar grandes colas de marea de la otra, entonces son casi ciertamente ligadas gravitacionalmente. Un ejemplo especialmente interesante:

the very-interacting antenna galaxy pair

Nadie discute el hecho de que este par se ligadas gravitacionalmente! Para más información técnica general, aquí está un artículo reciente que utiliza las alteraciones morfológicas a buscar fusiones y la interacción de pares.

Hay otra técnica que funciona razonablemente bien, pero sólo en el caso de los grandes grupos y cúmulos de galaxias. Una galaxia de color magnitud diagrama muestra el color (diferencia en luminosidad en dos filtros de banda ancha) como una función de la magnitud de algunos de banda ancha de filtro. El ejemplo de libro de texto es como una función de la magnitud absoluta, y en este caso la mayoría de las galaxias tienden a tierra, ya sea a lo largo de una línea llamada la secuencia roja o en una región llamada la nube azul. He aquí un ejemplo de la MSc tesis de un amigo mío (el azul de la nube no es visible aquí porque no hay un conocido déficit de azul las galaxias en los cúmulos, y este ejemplo se dirige específicamente a un grupo; también tenga en cuenta que el eje x se volcó en relación a la esquemática en el artículo de la Wikipedia he enlazado):

galaxy red sequence example

Una más distante de la galaxia es, en promedio, más a la derecha (magnitud aparente se presenta más débil) y de seguridad (color rojizo de redshifting) en este diagrama. La casi bandas horizontales, uno de los cuales se resalta, son el rojo secuencias de una serie de estructuras ligadas a diferentes distancias a lo largo de aproximadamente la misma línea de visión. Los puntos entre las líneas son candidatos a la adhesión en un solo cúmulo de galaxias. Por supuesto que hay un muy obvia posibilidad de que algunos de aquellos que pertenecen a la dispersión en la distribución de algunos de esos otros rojo secuencias, pero la mayoría de los puntos entre las líneas son de una sola ligadas gravitacionalmente cúmulo de galaxias.

Por último, voy a descaradamente plug algunos de mi propia MSc trabajo, el quid de la cuestión, que es que sólo el dos observables (bullet points) empecé a esta respuesta, se puede obtener la probabilidad de que un determinado galaxy ser un miembro de un clúster que está cerca en posición proyectada y la línea de visión de la velocidad (las probabilidades se calculan a partir de las simulaciones, en donde usted sabe todo lo que podría cuidar a acerca de la cinemática de los halos de materia oscura que el host de las galaxias). El problema es que usted necesita saber algunas de las propiedades del clúster, para empezar, pero en la práctica para grupos grandes es fácil conseguir una lo suficientemente precisa estimación de lo que usted necesita para obtener el método de trabajo. Los miembros del clúster ocupan la porción roja de este diagrama, mientras que los no-miembros ("intrusos") ocupan principalmente de la región azul:

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