Investigación: todas las galaxias de disco en el universo giran con el mismo período

Independientemente del tamaño y la masa, todas las galaxias de disco en el Universo hacen una revolución completa alrededor de su eje en aproximadamente mil millones de años. Esta conclusión fue hecha por un grupo de astrofísicos del Centro Internacional de Investigación de Radioastronomía (ICRAR) de la Universidad de Australia Occidental. Como está escrito en un comunicado de prensa sobre los resultados del descubrimiento, en este sentido, las galaxias de disco se pueden comparar con un reloj espacial.

Las galaxias de disco incluyen lenticular y espiral, como nuestra Vía Láctea o la galaxia de Andrómeda cercana.

De acuerdo con el modelo cosmológico estándar moderno CDM (Cold Dark Matter), las principales propiedades estructurales y dinámicas del halo galáctico (halo - componente invisible esférico de la galaxia, incluida la materia oscura y que contiene la mayor parte de la galaxia) y los discos (parte visible) obedecen a lo simple Relación de escala virial. Estas propiedades generalmente se definen como el radio. $$$R$velocidad de rotación $$$V$y masa $$$M$. O, como opción, brillo $$$L$como un proxy para la masa. El equilibrio virial para el halo se respeta como $$$V$a $$$R$y para $$$M ^ {1 \ sobre 3}$. Por supuesto, la materia oscura no se observa directamente, sin embargo, las relaciones de escala se observan a través de las propiedades de los bariones, aunque los exponentes en la ley de potencia de estas relaciones no se corresponden exactamente con el modelo del halo.

El más utilizado en la práctica es la relación de escala de velocidad y luminosidad, mejor conocida como la relación Tully-Fisher . Esta es una relación empíricamente derivada entre la masa (luminosidad) de una galaxia espiral y su velocidad de rotación. La física bariónica es muy compleja, tiene en cuenta muchos factores que pueden afectar y distorsionar todas las relaciones de escala. Por ejemplo, el núcleo activo de una galaxia puede redistribuir bariones, y en el proceso arrastrar la materia oscura a la distribución de bariones, por lo que todas las relaciones anteriores están distorsionadas.

Aunque a menudo se menciona la relación de velocidad de rotación y luminosidad, la relación de velocidad de rotación y radio no ha recibido mucha atención hasta ahora. Quizás aquí la situación se complica por la dificultad de medir el radio en una escala radial.

En un nuevo trabajo, los científicos solían medir la relación de escala para $$$R$no la escala radial, como en trabajos anteriores, sino el radio exterior de la galaxia, y demostró que en este caso hay una relación casi lineal $$$Rv$.

La velocidad de rotación circular está relacionada con el radio de todas las galaxias observadas, que difieren en tamaño y velocidad de rotación circular en 30 veces: desde galaxias irregulares enanas hasta espirales gigantes.


Relación de radio y velocidad circular en una escala logarítmica

En otras palabras, todas las galaxias de disco realmente funcionan como un reloj, haciendo una revolución de aproximadamente mil millones de años, si se miden a lo largo del borde de sus discos.

"Encontrar este patrón en las galaxias te ayuda a comprender mejor la mecánica de su rotación: no encontrarás una galaxia densa que gire rápidamente, mientras que otra galaxia del mismo tamaño pero de menor densidad gira más lentamente", dice el profesor Gerhardt Meurer, de la Universidad de Western. Australia



Es cierto que los investigadores hacen una reserva de que para confirmar esta ley universal, las mediciones deben tomarse en un conjunto más amplio de galaxias de disco para eliminar completamente el sesgo en la selección.

Además, los científicos señalan que en el borde exterior del disco galáctico no solo hay densos cúmulos de estrellas jóvenes y gas interestelar, sino también una gran cantidad de estrellas mucho más antiguas mezcladas con gas joven e interestelar. El disco galáctico tiene un borde bastante claro. Conociendo la velocidad de rotación, puede calcular el radio y detectar rápidamente este límite.

Los autores del trabajo científico dicen que después de la tan esperada puesta en servicio del radiotelescopio Square Kilometer Array (SKA), tendrán a su disposición una gran variedad de datos sobre galaxias. Luego, un consejo exacto sobre dónde buscar los límites de la galaxia ayudará a procesar esta gran cantidad de información.

El trabajo científico fue publicado el 9 de marzo de 2018 en la revista The Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (doi: 10.1093 / mnras / sty275, pdf ).