Pesquisa: todas as galáxias de disco no universo giram no mesmo período

Independentemente do tamanho e da massa, todas as galáxias de disco do Universo fazem uma revolução completa em torno de seu eixo em cerca de 1 bilhão de anos. Esta conclusão foi feita por um grupo de astrofísicos do Centro Internacional de Pesquisa em Radioastronomia (ICRAR) da Universidade da Austrália Ocidental. Conforme escrito em um comunicado de imprensa sobre os resultados da descoberta, nesse sentido, as galáxias de disco podem ser comparadas com um relógio espacial.

As galáxias de disco incluem lenticular e espiral, como a Via Láctea ou a galáxia de Andrômeda nas proximidades.

De acordo com o modelo cosmológico moderno padrão CDM (Cold Dark Matter), as principais propriedades estruturais e dinâmicas do halo galáctico (componente invisível halo - esférico da galáxia, incluindo matéria escura e contendo a maior parte da galáxia) e discos (parte visível) obedecem ao simples proporção da escala virial. Essas propriedades são geralmente definidas como o raio. $$$R$velocidade de rotação $$$V$e massa $$$M$. Ou, como opção, brilho $$$L$como um proxy para a massa. O equilíbrio virial para o halo é respeitado como $$$V$para $$$R$e para $$$M ^ {1 \ over 3}$. Obviamente, a matéria escura não é observada diretamente, no entanto, as relações de escala são observadas através das propriedades dos bárions, embora os expoentes na lei de potência dessas relações não correspondam exatamente ao modelo do halo.

Na maioria das vezes, na prática , é usada a taxa de escala de velocidade e luminosidade, mais comumente conhecida como dependência de Tully - Fisher . Esta é uma relação derivada empiricamente entre a massa (luminosidade) de uma galáxia espiral e sua velocidade de rotação. A física bariônica é muito complexa, leva em consideração muitos fatores que podem afetar e distorcer todas as relações de escala. Por exemplo, o núcleo ativo de uma galáxia pode redistribuir os bárions e, nesse processo, arrastar a matéria escura para a distribuição dos bárions, pelo que todas as relações acima são distorcidas.

Embora a razão de velocidade de rotação e luminosidade seja freqüentemente mencionada, a proporção de velocidade de rotação e raio não recebeu muita atenção até agora. Talvez aqui a situação seja complicada pela dificuldade em medir o raio em uma escala radial.

Em um novo trabalho, os cientistas mediram a taxa de escala para $$$R$não a escala radial, como em trabalhos anteriores, mas o raio externo da galáxia - e mostrou que, neste caso, existe uma relação quase linear $$$Rv$.

A velocidade de rotação circular está relacionada ao raio de todas as galáxias observadas, que diferem em tamanho e velocidade de rotação circular em 30 vezes: de galáxias anãs irregulares a galáxias gigantes.


Proporção de raio e velocidade circular em escala logarítmica

Em outras palavras, todas as galáxias de disco realmente funcionam como um relógio, fazendo uma revolução de cerca de 1 bilhão de anos, se medidas ao longo da borda de seus discos.

“Encontrar esse padrão nas galáxias ajuda a entender melhor a mecânica de sua rotação - você não encontrará uma galáxia densa que gira rapidamente, enquanto outra galáxia do mesmo tamanho, mas menor densidade gira mais lentamente”, diz o professor Gerhardt Meurer, da Western University Austrália



É verdade que os pesquisadores fazem uma reserva de que, para confirmar essa lei universal, devem ser tomadas medidas em um conjunto mais amplo de galáxias de disco, a fim de eliminar completamente o viés na seleção.

Além disso, os cientistas observam que na borda externa do disco galáctico existem não apenas densos aglomerados de estrelas jovens e gás interestelar, mas também um grande número de estrelas muito mais velhas misturadas com gás jovem e interestelar. O disco galáctico tem uma borda bastante clara. Conhecendo a velocidade de rotação, você pode calcular o raio e detectar rapidamente esse limite.

Os autores do trabalho científico afirmam que, após o tão esperado comissionamento do radiotelescópio Square Kilometer Array (SKA), eles terão à sua disposição uma enorme variedade de dados sobre galáxias. Em seguida, uma dica exata sobre onde procurar os limites da galáxia ajudará no processamento dessa grande quantidade de informações.

O trabalho científico foi publicado em 9 de março de 2018 na revista The Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (doi: 10.1093 / mnras / sty275, pdf ).