Forschung: Alle Scheibengalaxien im Universum drehen sich mit derselben Periode

Unabhängig von Größe und Masse machen alle Scheibengalaxien im Universum in etwa 1 Milliarde Jahren eine vollständige Umdrehung um ihre Achse. Diese Schlussfolgerung wurde von einer Gruppe von Astrophysikern des Internationalen Zentrums für Radioastronomieforschung (ICRAR) der University of Western Australia gezogen. Wie in einer Pressemitteilung zu den Ergebnissen der Entdeckung geschrieben, können Scheibengalaxien in diesem Sinne mit einer Raumuhr verglichen werden.

Scheibengalaxien umfassen Linsen und Spiralen, wie unsere Milchstraße oder die Andromeda-Galaxie in der Nähe.

Nach dem modernen kosmologischen Standardmodell CDM (Cold Dark Matter) gehorchen die wichtigsten strukturellen und dynamischen Eigenschaften des galaktischen Halos (halokugelförmige unsichtbare Komponente der Galaxie, einschließlich der dunklen Materie und mit dem Großteil der Galaxie) und der Scheiben (sichtbarer Teil) dem Einfachen viriales Skalenverhältnis. Diese Eigenschaften werden normalerweise als Radius definiert. $$$R$Drehzahl $$$V$und Masse $$$M$. Oder optional die Helligkeit $$$L$als Stellvertreter für die Masse. Das viriale Gleichgewicht für den Heiligenschein wird als eingehalten $$$V$zu $$$R$und zu $$$M ^ {1 \ over 3}$. Natürlich wird dunkle Materie nicht direkt beobachtet, jedoch werden Skalenrelationen durch die Eigenschaften von Baryonen beobachtet, obwohl die Exponenten im Potenzgesetz dieser Relationen nicht genau dem Modell für den Halo entsprechen.

In der Praxis wird am häufigsten das Skalenverhältnis von Geschwindigkeit und Leuchtkraft verwendet, das allgemein als Tully-Fisher-Abhängigkeit bekannt ist . Dies ist eine empirisch abgeleitete Beziehung zwischen der Masse (Leuchtkraft) einer Spiralgalaxie und ihrer Rotationsgeschwindigkeit. Die baryonische Physik ist sehr komplex und berücksichtigt viele Faktoren, die alle Skalenbeziehungen beeinflussen und verzerren können. Zum Beispiel kann der aktive Kern einer Galaxie Baryonen umverteilen und dabei dunkle Materie in die Verteilung der Baryonen ziehen, wodurch alle oben genannten Beziehungen verzerrt werden.

Obwohl das Verhältnis von Drehzahl und Leuchtkraft häufig erwähnt wird, hat das Verhältnis von Drehzahl und Radius bisher wenig Beachtung gefunden. Vielleicht wird die Situation hier durch die Schwierigkeit erschwert, den Radius auf einer radialen Skala zu messen.

In einer neuen Arbeit haben Wissenschaftler das Skalenverhältnis für gemessen $$$R$nicht die radiale Skala wie in früheren Arbeiten, sondern der äußere Radius der Galaxie - und zeigte, dass in diesem Fall eine nahezu lineare Beziehung besteht $$$Rv$.

Die kreisförmige Rotationsgeschwindigkeit hängt mit dem Radius aller beobachteten Galaxien zusammen, die sich in Größe und kreisförmiger Rotationsgeschwindigkeit um das 30-fache unterscheiden: von unregelmäßigen Zwerggalaxien bis zu riesigen Spiralgalaxien.


Verhältnis von Radius und Kreisgeschwindigkeit auf einer logarithmischen Skala

Mit anderen Worten, alle Scheibengalaxien arbeiten wirklich wie eine Uhr und machen eine Umdrehung von ungefähr 1 Milliarde Jahren, wenn sie am äußersten Rand ihrer Scheiben gemessen werden.

„Wenn Sie dieses Muster in Galaxien finden, können Sie die Mechanik ihrer Rotation besser verstehen. Sie werden keine sich schnell drehende dichte Galaxie finden, während sich eine andere Galaxie gleicher Größe, aber geringerer Dichte langsamer dreht“, sagt Professor Gerhardt Meurer von der Western University Australien



Zwar machen die Forscher den Vorbehalt, dass zur Bestätigung dieses universellen Gesetzes Messungen an einem größeren Satz von Scheibengalaxien durchgeführt werden sollten, um Verzerrungen bei der Auswahl vollständig zu beseitigen.

Darüber hinaus stellen Wissenschaftler fest, dass sich am äußeren Rand der galaktischen Scheibe nicht nur dichte Cluster junger Sterne und interstellares Gas befinden, sondern auch eine große Anzahl viel älterer Sterne, die mit jungem und interstellarem Gas gemischt sind. Die galaktische Scheibe hat einen ziemlich klaren Rand. Wenn Sie die Drehzahl kennen, können Sie den Radius berechnen und diese Grenze schnell erkennen.

Die Autoren der wissenschaftlichen Arbeit sagen, dass sie nach der lang erwarteten Inbetriebnahme des Radioteleskops Square Kilometer Array (SKA) über eine Vielzahl von Daten über Galaxien verfügen werden. Dann hilft ein genauer Tipp, wo Sie nach den Grenzen der Galaxie suchen müssen, bei der Verarbeitung dieser großen Menge an Informationen.

Die wissenschaftliche Arbeit wurde am 9. März 2018 in der Zeitschrift The Monthly Notices der Royal Astronomical Society (doi: 10.1093 / mnras / sty275, pdf ) veröffentlicht.